大脑的神经可塑性是人类记忆的基础，即遍布人脑的神经元都有根据经验而改变的能力。记忆过程可涉及整个大脑，但其中有两个脑区更为重要，分别是颞叶皮层内部的一个区域，包括海马区，以及前额叶区。海马区和周边结构是储存新记忆时的关键部位，而前额叶区则与新记忆编码并旧记忆提取关系密切。换句话说，我们主要依靠前额叶脑区或结构生产新记忆、提取旧记忆；依靠大脑内部的海马区和其周围的颞叶结构永久储存记忆。
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感觉记忆（sensory memory）是短暂地保存刚刚输入的信息的记忆，包括视觉和听觉的感觉记忆。感觉信息短暂地储存在大脑皮层的感觉记忆中，使我们能够对其进行加工。它们通常能够留存的时间非常短，仅以数秒计算，若未及被注意到并得到进一步加工，就会被新的感觉信息 “覆盖” 原有的感觉记忆，或是流失掉。
短时记忆（short-term memory）理论前身是由布罗德本特（Broadbent, 1958）提出的观点，之后，沃和诺曼（Waugh & Norman, 1965）提出了影响深远的理论框架，再后来，阿特金森和希夫林（Atkinson & Shiffrin, 1968）使这一理论有了最为系统的发展。这一理论是认知心理学发展历史上的一个重大突破。
短时记忆是一个以短时记忆为中介的记忆模型。该理论认为，来自环境的感觉信息短暂地保存在感觉记忆中，如果没有受到注意便会消失；受注意的信息则进入短时记忆。短时记忆是感觉记忆过度到长时记忆的中介，即经过反复复述的短时记忆才会进入相对持久的长时记忆（long-term memory）。另外，短时记忆保存信息的容量是有限的。没有进入长时记忆的信息同样会消失。比如，老师在一节课内讲了很多的内容，哪怕学生统统听明白了，隔天、隔几天测试该学生所记住的内容，仍能发现，他忘掉了部分内容。
实际上，这个理论存在缺陷——部分研究发现，未必需要通过短时记忆这个中介及复述，感觉记忆才能存进长时记忆。特别是，被动的复述，无论时长和次数，皆并非促进记忆的关键。目前认知心理学家一般认为，信息加工的深度，才是促进长时记忆储存的关键。（今天的脑细胞烧没了，后续待有空继续写）
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