我们都知道，记忆是大脑的重要机能。记忆是学习的基础，而学习就是通过神经系统不断地接受环境的改变而获得新的经验的过程。记忆和学习都是人类生存所必不可少的生理过程。没有记忆和学习，就不能认识和预见环境的变化，也就不能使我们的行为活动与环境的变动相适应。那么，人脑是怎样学习和记忆的呢？
人脑是一种近乎完美的网络神经结构，有着上百亿个神经细胞。而且在人降生之前，就已经根据一种由遗传因素所决定的、异常复杂的结构计划，预先联系成为一个有机的整体。但是，仅仅知道这些，并不能解释我们后天所获得的形形色色的经验是如何“印刻”在大脑皮层的神经网络上的。
人并非生来就懂得德语、法语、英语或西班牙语，我们必须通过学习才能使用语言。正像一个不懂世事的儿童不知道主动地避开火焰，只有在尝到烧灼皮肉的痛苦之后，才学会了这一点。这就是经验。但是，我们所获得的经验又是怎样贮存到人脑的神经网络之中呢？假如神经细胞之间的联系是固定不变的，也不能产生新的神经细胞之间的联系，那么，脑中要发生什么变化才能接受这些新经验呢？
有几种假说企图阐明其中的机理。
有一种假说认为，记忆是储存在“神经传递环路”中的。这是因为观察到人脑的神经细胞往往以“闭合环路”的形式相互联系起来的。在这种神经细胞的联系方式中，记忆和学习是通过神经冲动的电信号在环路中的循环和反复而贮存着。这些不断环行的电信号，就是信息流——记忆资料的源泉。
另一种假说提出了记忆分子的观点，这是从遗传密码的破译中得到启示的。于是就产生了一种很容易理解的设想，即记忆是有着其分子水平的物质基础的。记忆信息贮存在蛋白质和核糖核酸（RNA）的生物大分子结构中。构成记忆的信息单位，是以一系列小的构件分子进行编码，就像各种遗传信息在脱氧核糖核酸（DNA）分子中进行编码一样。DNA是遗传的主要化学物质，而RNA和蛋白质与学习和记忆有密切关系。抑制RNA和蛋白质的新陈代谢过程，可以引起遗忘症；学习和训练，可刺激脑内RNA的合成过程，学习产生记忆，而记忆的信息则寄存和编码在生物大分子上。
目前比较流行的有关记忆的假说，是塑性理论。即认为记忆与神经突触联系的形成有关。神经突触是指神经细胞之间的缝隙性接触和联系。通过化学媒介——神经递质的释放，一个神经细胞可以越过突触间隙，把神经冲动的电信号传递到另一个神经细胞去。这样，通过形成新的神经突触联系，学习到的信息就贮存在神经系统中。下文我们还将详细讲述这种理论对记忆过程和规律的认识。
记忆的基本过程、规律和类型
目前比较流行的有关记忆的塑性理论认为，信息的贮存——记忆要经过多种步骤。
首先是“形象”记忆，即感觉性记忆。通过各种感觉器官而获得的信息，首先在这里存贮。在这里的贮存量是十分有限的，所贮存的仅是一些极初步的粗糙的材料。贮存时间也很短，一般只有几百毫秒。所以，这种记忆只是一种比在视网膜上的残留影像略微清晰些的画面。如果没有经过注意和处理，就会很快地消灭而忘掉。因此，感觉记忆又被称作瞬时记忆。
当信息在这个阶段经过了处理加工，从而把那些不连续的、先后进来的信息整合成新的连续的印象后，就可以从感觉性记忆转入时间较长的第一级记忆中。
从感觉性记忆到第一级记忆的这种转移和过渡，可以通过两种途径来完成。一种是把感觉性记忆的材料变成为口头表达性的符号，如语言，而转移到第一级记忆中，这是最常见的形式。另一种是非口头表达性的途径，目前还知道的不多，但这必然是幼儿学习时所必须采用的方式。第一级记忆常被称作短时记忆。
在第一级记忆中，信息平均只保留数秒钟。例如，我们看到一个电话号码，当刚刚看过而没有反复运用而转入长期记忆中时，仅仅也就能够记住到拨号完毕后不久。如果经过多次运用即复习，信息便在第一级记忆中作相应的循环反复，从而延长了信息在第一级记忆中所停留的时间，这样就使得信息更容易转入第二级记忆中。
第二级记忆是一个大而持久的信息贮存系统，通常可保留数分钟到数年的时间。有些记忆，如自己的名字，每天都操作的技艺等，由于长年累月地运用和复习，是不大会遗忘的。这类记忆是贮存于第三级记忆系统中，可能终生不会遗忘。第二、三级记忆属于长期记忆。
外界通过感官进入人脑的信息量是非常巨大的。根据实验研究统计，大约只有1%的信息能被较长期记忆贮存下来，而大部分都忘记了。
但有人认为，生活中发生的一切事物都能寄存到大脑中，虽然大部分是一种通常不可回忆的形式。这看来是可能的，大脑并不缺乏信息的贮存能力，具有上百亿个神经细胞的人脑，能够形成的神经突触联系可能要超过宇宙间粒子的总数。
还有人认为，人脑仅能记住那些它认为重要的东西。并推测大脑中可能存在着神经“守门员”或“重要事物检测器”式的结构。因此，能被长期贮存的信息，一般对于生物个体来说都是具有重要意义的，而且是反复作用的信息。所以，在信息的贮存过程中，必然包含着对信息的选择和遗忘两个因素。看来，记忆和遗忘对个体同样是重要的，这样才能使大脑和神经系统在信息多如洪流的环境中更有效地工作。
感觉记忆的特点和功能
感觉记忆也叫感觉登记或瞬时记忆。是指外界刺激以极短的时间一次呈现后，一定数量的信息在感觉通道内迅速被登记并保留一瞬间的记忆。它是人类记忆信息加工的第一阶段。进入感觉器官的信息，完全按输入的原样，首先被登记在感觉记忆中。
各种感官通道都存在对相应刺激的感觉登记，即感觉记忆。人们研究较多的是图像记忆和声像记忆。
图像记忆又叫视觉登记或图像储存，是最常见的一种感觉记忆。当作用于视觉器官的图像刺激迅速移去后，图像随即在视觉通道内被登记，并保持一瞬间，这类记忆叫做图像记忆。
图像记忆有以下性质：图像记忆中所储存的信息大于被提取利用的信息；信息保持的时间很短，约0?25～1秒，超过1秒，信息会由强变弱并自动消失；图像记忆受到干扰或擦拭作用后，信息很快丧失而且不可恢复。
图像记忆为大脑从输入的信息中选取必要的信息提供了时间。没有图像记忆，就无法进行模式识别，不能认知视觉刺激的意义。图像记忆常被当作感觉记忆的典型。
目前，能用实验证实感觉记忆存在的，除图像记忆外，还有声像记忆。声像记忆又叫听觉登记。指听觉系统对刺激信息的瞬间保持。
声像记忆与人的生活、学习和工作有密切关系，如果没有声像记忆，人们就无法辨别各种声音信号，也无法听懂人的话语。因为人说话总是一个音一个音地发出，如果不能把听到的每一个音暂时登记下来形成声像，也就不能把一串声音连贯起来，也就不能理解它的意义。
感觉记忆是按感觉信息原有的形式来储存的，它们是外界刺激的真实的摹写或复本；尽管感觉记忆的保持时间很短暂，但它却为进一步加工信息提供了材料和时间。
在各种感觉记忆中，信息的储存量都大于可被利用的信息量，几乎进入感官的所有信息都能被登记。记忆容量的大小，由感受器的解剖生理特点所决定。一般认为，图像记忆的容量为9～20个比特（bit）。
感觉记忆痕迹容易衰退，信息的传输与衰变，取决于注意。感觉记忆中的信息，都是未经心理加工的信息，是尚未受到意义分析的信息。被登记的信息，只有受到特别注意或模式识别，才能转入短时记忆，并在那里赋予它以意义，否则，就会很快衰退而消失。
感觉记忆的逻辑功能在于，为大脑提供对输入的信息进行选取和识别的时间，这种记忆好比是整个记忆系统的“接待室”，从感官输入的所有信息都要在这里登记并接受处理。