Υπάρχουν μόνο λίγες μελέτες σχετικά με την αποτελεσματικότητα της θεραπείας με καθρέφτη, αλλά τα αρχικά συμπεράσματα δείχνουν ότι η τεχνική είναι πολλά υποσχόμενη για τον πόνο των άκρων-φάντασμα και την ανάρρωση μετά από εγκεφαλικό. Οι νευρολόγοι δεν μπορούν να εξηγήσουν πώς λειτουργεί η θεραπεία με καθρέφτη, αλλά πιστεύουν ότι ξεγελάει τον εγκέφαλο δίνοντας την ψευδαίσθηση δύο άκρων που λειτουργούν. Η θεραπεία με καθρέφτη θεωρείται ένας φθηνός και αποτελεσματικός τρόπος μείωσης του πόνου που υποφέρουν οι ακρωτηριασμένοι.
Μια μελέτη του 2007 για τη θεραπεία με καθρέφτη στο Walter Reed Army Medical Center στην Ουάσιγκτον, περιελάμβανε 18 βετεράνους πολέμου που έχασαν άκρα σε σύγκρουση. Μακριοί καθρέφτες τοποθετήθηκαν παράλληλα με τα υπόλοιπα άκρα σε μια ομάδα συμμετεχόντων στη μελέτη. Ζητήθηκε από τους ασθενείς να κινήσουν το άκρο ενώ παρακολουθούσαν τις ενέργειές τους στον καθρέφτη. Μια δεύτερη ομάδα μελέτησε χρησιμοποίησε καλυμμένους καθρέφτες, ενώ μια τρίτη ομάδα χρησιμοποίησε οπτικοποίηση για να φανταστεί τα άκρα που έλειπαν.
Στην πρώτη ομάδα, όλοι οι ασθενείς είπαν ότι ένιωθαν λιγότερο φανταστικό πόνο. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η μείωση της αίσθησης ήταν τόσο σημαντική που οι ασθενείς μπόρεσαν να εγκαταλείψουν τα φάρμακα για τον πόνο. Ένα άτομο στη δεύτερη ομάδα ανέφερε λιγότερο πόνο, αλλά περισσότεροι από τους μισούς συμμετέχοντες ένιωσαν αύξηση. Τα δύο τρίτα της τρίτης ομάδας χειροτέρεψαν. Όταν οι βετεράνοι στις δύο ομάδες ελέγχου άλλαξαν στη θεραπεία με καθρέφτη, το 90 τοις εκατό ανέφερε λιγότερο πόνο.
Αυτά τα αποτελέσματα ήρθαν μετά από τέσσερις εβδομάδες χρήσης καθρέφτη θεραπείας για 15 λεπτά την ημέρα, πέντε ημέρες την εβδομάδα. Ο Δρ Τζακ Τσάο, ένας νευρολόγος του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ, διεξήγαγε τη μελέτη αφού θυμήθηκε μια ερευνητική εργασία που διάβασε όταν ήταν στο μεταπτυχιακό σχολείο, γραμμένη από τον Δρ. VS Ramachandran, έναν Αμερικανό επιστήμονα με ειδίκευση στη νευρολογία. Ο Ramachandran ισχυρίστηκε ότι ο καθρέφτης ξεγελάει τον εγκέφαλο ώστε να ανταποκριθεί σε δύο άκρα, κάτι που ενισχύεται από κατοπτρικές εικόνες κίνησης.
Ο πόνος στα άκρα φάντασμα αντιπροσωπεύει μια λειτουργία του εγκεφάλου που σηματοδοτεί τις νευρικές απολήξεις που παραμένουν κοντά σε ένα ακρωτηριασμένο μέρος του σώματος. Οι νευρώνες μπορεί να πυροδοτήσουν την κίνηση μετά από χειρουργική αφαίρεση του άκρου. Ο εγκέφαλος βιώνει επίσης αισθήσεις ότι το άκρο παραμένει, που ονομάζεται ιδιοδεκτικότητα. Όταν αυτά τα σήματα διασταυρώνονται, μπορεί να προκαλέσει πόνο φάντασμα. Μερικοί ακρωτηριασμένοι περιγράφουν την ενόχληση ως ήπιο μυρμήγκιασμα, ενώ άλλοι αναφέρουν αισθήσεις καύσου ή σοκαριστικό πόνο.
Η θεραπεία με καθρέφτη μπορεί επίσης να βοηθήσει τα θύματα εγκεφαλικού επεισοδίου που πάσχουν από ημιπληγία, που ορίζεται ως παράλυση των χεριών, των ποδιών και του κορμού στη μία πλευρά του σώματος. Μια μελέτη με 14 ασθενείς χρησιμοποίησε κουτιά με καθρέφτη εξοπλισμένα με ένα μικρό βήμα για να εξασκήσουν την κάμψη των αστραγάλων τους. Οι περισσότεροι από αυτούς τους ασθενείς μπόρεσαν να αυξηθούν πιο γρήγορα όταν παρακολουθούσαν τις κινήσεις στον καθρέφτη. Οι γιατροί πιστεύουν ότι η γνωστική θεραπεία με χρήση καθρέφτη μπορεί να είναι εξίσου σημαντική με τη φυσικοθεραπεία στην ανάρρωση του εγκεφαλικού.