參與記憶固化過程的細胞與分子變化，通常發生於學習之初的前幾分鐘到幾小時，而且會改變神經元或神經元群的狀態。系統層級的固化作用需將處理個別記憶的腦網絡重組，發生的時程慢得多，需要幾天、甚至幾年。

影響宣告式記憶（一般事實與特殊事件的記憶）的固化機制，靠的是海馬以及顳葉內側的其他腦區。

在細胞層次方面，記憶是以神經元構造與功能上的改變來呈現，像是產生新的突觸（神經元間互通訊息之處），在神經元網絡之間建立起新的溝通管道；或是加強現有的突觸，以促進兩個神經元間的溝通效率。

海馬需要合成新的RNA與蛋白質，才能穩固這種突觸變化，將突觸傳輸上的暫時變化轉變成構造上的永久改變。

總管一切的腦系統也會與時俱變。記憶之初，海馬與新大腦皮質（腦子的最外層）處理感覺訊息的腦區合作，形成新記憶。組成生命中某個事件的各個元素，依其內涵而呈現於新皮質的不同腦區。例如，視覺訊息由位於腦背枕葉的主要視覺皮質處理，而聽覺訊息則由位於腦側顳葉的主要聽覺皮質處理。

記憶剛形成時，海馬迅速將這些離散的訊息結合成單一記憶，因此海馬可以當成是這些感覺訊息處理腦區的索引。細胞與分子的持續變化，加強了新大腦皮質各腦區的直接溝通管道，讓人可以不用透過海馬就直接從記憶擷取訊息。因此，受傷或神經退化性疾病（例如阿茲海默症）引起的海馬受損，會妨礙新的宣告式記憶形成，但不一定會影響到已經穩固的事實與事件記憶。

資料來源:http://sa.ylib.com/circus/circusshow.asp?FDocNo=1138&CL=8