我们的感觉器官可以通知脑部发生在周围的事件，而脑细胞利用电子信号与彼此传递讯息。当细胞越长经历相同的刺激，这些信号就会变得更强，因此可以区别新信息及熟悉的旧信息。换句话说，脑细胞是经由异常地强力且持久的信号来获得记忆。这种现象叫做长期增益（long-term potentiation, LTP），可以巩固学习和记忆。
我们的记忆可以分为短暂记忆和长期记忆。短暂记忆帮助我们处理日常生活中出现的片刻需要，例如记某人的电话号码，打完电话便也忘记了那个号码。 长期记忆有两类：一类是关于“怎样做”，另一类是关于“什么事”。"怎样做”的一类记忆，又称为“不可言性记忆”或“隐晦式记忆”。
这类记忆不需要意识的参与，是不自觉地提用的，涉及的大脑部分包括感官及运动神经网络、小脑、杏仁核、基底神经节及其他中脑部分。 "什么事”的一类记忆，又称为“可言性记忆”或“明示式记忆”。这类记忆需要意识的参与：专心和集中注意力，涉及的大脑部分包括前额叶和颧叶的系统，包括海马体。
这两类记忆可以再细分如下： (1)不可言性记忆。根据学习模式的不同又可以大致分为： 条件反射。 一般的习惯。 通过学习掌握的技能，例如打字、骑自行车等。 (2)可言性记忆。可以分为两类： 事件资料记忆。事件内容的记忆，在哪里发生、什么时候发生、发生日期等，储存于前额叶附近。
语言资料记忆。所谓‘‘事实’’的构成资料、丈字语言资料等。海马体似乎是最重要的部分。 记忆的人载与储存机制，无论是不可言性或可言性记忆，都可以分为两个阶段：短暂记忆和长期记忆。 ①短暂记忆很不隐定，只能保留数分钟。 ②长期记忆很稳定，能保存多天、多个星期甚至多年。
无论是不可言性记忆还是可言性记忆，重复多次是短暂记忆转变为长期记忆所必须的。 在这个过程中，需要有一个新蛋白质合成的程序，并且有一个“融汇时期”，在这个时期里，长期记忆最易受到破坏(受到妨碍蛋白质合成的因素的影响)。 如果妨碍新蛋白质合成程序的因素延迟出现，长期记忆便能形成。
在实验室里，动物形成长期记忆的过程中，妨碍新蛋白质合成程序的因素只要延迟一个小时出现，它们便能产生长期记忆。 从生物化学的角度看，记忆的形成需要神经传递素血清素和麦胺酸。一个刺激(学习)开动了在感觉神经元里的一个化学讯号系统。由于血清素的释出，这个化学讯号系统启动了一种特别的蛋白质。
这种特别的蛋白质抑制其他蛋白质的运作，结果是增加了麦胺酸的释出。麦胺酸能增强各种神经元之间的讯息传达数分钟之久，这也就是短暂记忆。 不断地重复这个过程，化学讯号系统中的一个成分会把那特别的蛋白质推入神经元的核心，并且在那里启动遗传基因去做蛋白质合成的工作。
神经元因此有了基本的改变，这就是长期记忆的建立。 所以，把一些东西储存人长期的记忆，需要遗传基因的参与。 每次学习，都会使神经元之间增加新的触突，创新的连接网络。每一次人生经验都会产生同样的效果，储存人长期记忆的过程导致神经元里的遗传基因的运作有所改变，结果是大脑有了结构性的改变。
这使得每个人的大脑都与其他人的大脑不同。 以上的新科学发现，使得传统上精神病科所区分的两种病源--生理性抑或非生理性不再有意义，因为两者都源自神经元内的改变! 科学家发现，对某种技能熟练的人，其大脑所耗用的能量比新手大脑耗用的能量少。熟练的人的大脑中已有了经多年反复使用而建立起来的特别深刻的接触点，构成了更有效的网络，因而所花的时间短。
科学家还发现长期处于压力下的人的海马体比一般人的细小，因为那里的神经元网络已经萎缩，没有新的神经元牛长出来。若压力消失，神经元的损伤和海马体的萎缩是可以恢复正常的。 大脑所用的记忆策略是十分高明的。它并不是把一件事储存在一组神经元里，另一件事储存在另一组神经元里。
大脑储存的方式是把事情分拆为最基本的单元，每个单元分别由指定的神经元储存。 换句话说，一幅简单的图会被分拆为千百万点的基本单元，某个神经元负责储存直线，另一个储存偏差10度的曲线，一个储存浅红，再另一个储存白色，依此类推。 这个策略使得每一个神经元都可以被多次使用，亦使得大脑的储存能力大大增加(事实上，科学家们相信我们大脑的能力是接近无限大的)。
所以，我们的大脑记忆中并没有什么图，只不过是数以百万计的各自负责零散资料的神经元的组合而已。 注：过去一般的看法是大脑里的神经元，在一个人出生之后不会再有新的长出来。1998年科学家证实，在海马体中的齿状回在一个人的一生中，不断有新的神经元生长出来，科学家认为这样是为了我们一生之中可以不断地学习，因为海马体与学习有很大的关系。
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美好的记忆、悲伤的记忆，关于解方程技巧的记忆，英语单词的记忆，毫无疑问它们都储存在我们的大脑中。但是它们具体在什么部位？ 上个世纪50年代，科学家发现大脑中的“海马区”在存储信息的过程中扮演着至关重要的角色——如果切除掉海马区，那么以前的记忆就会一同消失。但是海马区的神经细胞如何把信息固定下来？科学家发现一些分子参与到了记忆的形成。此外，神经细胞突触地形成也与记忆相关联。但是，科学家目前对于记忆的运作机制的了解还不够——而这一机制对于理解我们自身是非常重要的。
据新华社上海4月14日电（徐海量 刘丹）上海华东师范大学脑功能基因组学研究所林龙年副教授与美国波士顿大学钱卓教授（现任华东师大脑功能基因组学重点实验室主任）发现大脑记忆的编码单元与大脑密码的解读方法。这一重要研究成果发表于2005年4月最新一期的《美国科学院院报》。
人类大脑是由约140亿个神经元组成的神经网络，由于各方面技术限制，科学家长期只能通过对行为的测试来间接检测大脑记忆的形成。而这项突破，让人类能通过检测大脑编码单元的活动状态直接解读大脑在学习过程中记忆的形成，对人类探究大脑奥秘具有重大意义。
在与记忆相关的大脑结构中，“海马”（因形似海马而得名）发挥着举足轻重的作用，它负责将短期记忆转换成长期记忆。林龙年副教授此次研究重点就在小鼠的海马脑区，小鼠的海马脑区只有半粒米大小，在它的CAI细胞层大约有紧密排列的20至30万个神经元。
为了尽可能多地观测到单个神经元的活动情况，林龙年所带领的研究小组研制了世界上最轻巧的精细微电极推进器，把96根比头发还细得多的微电极插入小鼠的海马区域，成功记录了多达数百个神经元的活动情况（以往国际最高水平研究只能观察其中26个神经元的活动情况）。
据林龙年副教授说，假如只能观察到几个神经元，就不能对神经元群体编码进行分析。这一步骤成功完成，标志着世界脑科学研究已进入到神经元群体研究阶段。 。
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