Les modèles connexionistes de traitement en parallèle se sont inspirés de nos connaissances actuelles du cerveau humain. Selon ces modèles, les unités lexicales sont représentées dans l'esprit sous forme d'entrées liées dans un vaste réseau de connexions ; il s'agit d'un système adaptif très complexe qui permet un traitement extrêmement rapide et performant. Les connexions elles-mêmes doivent leur existence aux informations stockées à l'intérieur de chaque entrée lexicale : tout trait qui est partagé par deux ou plusieurs entrées peut susciter une connexion. L'apprenant possède dans son esprit des connaissances lexicales de deux langues à la fois, et la nature des connexions interlinguistiques s'avère cruciale pour tout modèle du lexique mental L2. Les nombreuses possibilités de connexions entre les deux lexiques sont alors étudiées en détail. Le modèle présenté est appuyé par des expériences d'associations lexicales interlinguistiques - une source précieuse (mais indirecte et donc souvent négligée) de données lors du développement d'un modèle connexioniste du lexique mental L2.