從神經(jīng)生理角度看學(xué)習(xí)和記憶的機(jī)制從神經(jīng)生理的角度來看，感覺性記憶和第一級記憶主要是神經(jīng)元生理活動的功能表現(xiàn)。神經(jīng)元活動具有一定的后作用，在刺激作用過去以后，活動仍存留一定時間，這是記憶的最簡單的形式，感覺性記憶的機(jī)制可能屬于這一類，在神經(jīng)系統(tǒng)中，神經(jīng)元之間形成許多環(huán)路聯(lián)系，環(huán)路的連續(xù)活動也是記憶的一種形式，第一級記憶的機(jī)制可能屬于這一類。例如，海馬環(huán)路的活動就與第一級記憶的保持以及第一級記憶轉(zhuǎn)入第二級記憶有關(guān)。

近年來對突觸傳遞過程的變化與學(xué)習(xí)記憶的關(guān)系進(jìn)行了許多研究。在海兔（一種海洋軟體動物）的縮鰓反射的研究中觀察到，習(xí)慣化的發(fā)生是由于突觸傳遞出現(xiàn)了改變，突觸前末梢的遞質(zhì)釋放量減少導(dǎo)致突觸后電位減少，從而使反射反應(yīng)逐漸減弱；敏感化的機(jī)制是突觸傳遞效能的增強，突觸前末梢的遞質(zhì)釋放量增加。在高等動物中也觀察到突觸傳遞具有可塑性。有人在麻醉兔中，記錄海馬齒狀回顆粒細(xì)胞的電活動觀察到，如先以一串電脈沖刺激海馬的傳入纖維（前穿質(zhì)纖維），再用單個電刺激來測試顆粒細(xì)胞電活動改變，則興奮性突觸后電位和鋒電位波幅增大，鋒電位的潛伏期縮短。這種易化現(xiàn)象持續(xù)時間可長達(dá)10小時以上，并被稱為長時程增強（long-term potentiation）。不少人把長時程增強與學(xué)習(xí)記憶聯(lián)系起來，認(rèn)為它可能是學(xué)習(xí)記憶的神經(jīng)基礎(chǔ)。在訓(xùn)練大鼠進(jìn)行旋轉(zhuǎn)平臺的空間分辨學(xué)習(xí)過程中，記憶能力強的大鼠海馬長時程增強反應(yīng)大，而記憶能力差的大鼠長時程增強反應(yīng)小。

從神經(jīng)生化角度看學(xué)習(xí)和記憶的機(jī)制從神經(jīng)生化的角度來看，較長時性的記憶必然與腦內(nèi)的物質(zhì)代謝有關(guān)，尤其是與腦內(nèi)蛋白質(zhì)的合成有關(guān)。在金魚建立條件反射的過程中，如用嘌呤霉素（puromycin）注入動物腦內(nèi)以抑制腦內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，則運動不能完成條件反射的建立，學(xué)習(xí)記憶能力發(fā)生明顯障礙。醫(yī)學(xué)`教育網(wǎng)搜集整理人類的第二級記憶可能與這一類機(jī)制關(guān)系較大。在逆行性遺忘癥中，可能就是由于腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成代謝受到了破壞，以致使前一段時間的記憶喪失。

中樞遞質(zhì)與學(xué)習(xí)記憶活動也有關(guān)。運動學(xué)習(xí)訓(xùn)練后注射擬膽堿藥毒扁豆堿可加強記憶活動，而注射抗膽堿藥東莨菪鹼可使學(xué)習(xí)記憶減退。用利血平使腦內(nèi)兒茶酚胺耗竭，則破壞學(xué)習(xí)記憶過程。動物在訓(xùn)練后，在腦室內(nèi)注入γ-氨基丁酸可加速學(xué)習(xí)。動物訓(xùn)練后將加壓素注入海馬齒狀回可增強記憶，而注入催產(chǎn)素則使記憶減退。一定量的腦啡可使動物學(xué)習(xí)過程遭受破壞，而納洛酮可增強記憶。臨床研究發(fā)現(xiàn)，老年人血液中垂體后葉激素含量減少，用加壓素噴鼻可使記憶效率提高；用加壓素治療遺忘癥亦收到滿意效果。

從神經(jīng)解剖角度看學(xué)習(xí)和記憶的機(jī)制從神經(jīng)解剖的角度來看，持久性記憶可能與新的突觸聯(lián)系的建立有關(guān)。動物實驗中觀察到，生活在復(fù)雜環(huán)境中的大鼠，其大腦皮層的厚度大，而生活在簡單環(huán)境中的大鼠，其大腦皮層的厚度小；說明學(xué)習(xí)記憶活動多的大鼠，其大腦皮層發(fā)達(dá)，突觸的聯(lián)系多。人類的第三級記憶的機(jī)制可能屬于這一類。