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

心理學家將記憶分為：

瞬間記憶（工作記憶）：外來的訊息刺激在感官短暫的停留；若這些訊息沒有被注意、分析、轉換成為短期記憶，這些訊息會在2-3秒內很快消失。大腦及感官可以處理的瞬間記憶容量很大，因為忘得超快，所以不會對大腦造成負擔。

短期記憶：在大腦可以維持的時間約在30秒至兩天，容量很小，一般認定為7+-2。

長期記憶：維持時間大約幾天至幾個月，容量沒有限制。

從學習者的角度來看上面各種記憶的分別，短期記憶甚至長期記憶都還不是學習者所想要的，學習者想要的是不會再遺忘的「永久記憶」。我們用大腦的神經元的變化來解釋各種記憶的變化。知識情報經過學習之後，大腦會有相對於這個情報的記憶的一組神經元的突觸連結，這就是記憶；這組神經元突觸若是在一段時間裡沒有受到再次的刺激（也就是複習），這組神經元的突觸連結就會衰退，而導致所謂的遺忘(這也就為何一窩蜂的學生去補習班，回來根本沒有時間可以複習)；因此，依據記憶遺忘的速度，就會將記憶分為短期記憶及長期記憶。現代科學家已經證明，要將學習過的情報轉換成為永久記憶，需要的時間大約是2年之久(註1)。

要形成永久記憶的條件就是，讓知識情報在大腦形成「瞬間記憶」，接著經過思考之後，轉換成為「短期記憶」；之後經過幾次的複習，再轉換成為「長期記憶」；之後，要維持長期記憶的時間延續2年，讓這組知識情報對應的神經元突觸連結會生成一種特殊的蛋白質，固化這個連結，因此才能生成所謂的永久記憶。

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註1：在許多心理學或討論大腦科學的文戲中，對於瞬間記憶、短時記憶及長期記憶的定義不盡相同。大腦中的記憶狀態事實上無法定義其明確的區別，各家的定義都是為了強調遺忘的程度。在其他文章中，讀者可由上下文之含意自行體會。