인간의 기억체계는 뇌의 특정부위의 물리적인 연결로 생겨난다. 단기 기억은 시냅스 연결 중 특별히 활성화되는 부분적 시냅스의 강화현상으로 일어난다. 이에 비하여 장기 기억은 단기 기억 과정이 오래 유지되면서  만들어진 단백질이 신체 내에서 정보를 지속시키는 특정 유전자를 나타나게 만든다. 이 유전자는 계속적으로 장기적인 신경세포들의 활성화에 기여하고 신경세포들의 강화와 증가는 기억을 형성한다.
기억 메카니즘은 뇌의 특정부위(hippocampus나 thalamus)의 물리적인 연결로 발생한다. 특히 시냅스간의 전위차이와 신경전달물질의 작용은 절대적이다. 인간의 단기기억은 시냅스 연결 중 특별히 활성화되는 부분적 시냅스의 강화현상으로 촉발되는데, 시냅스간의 화학적 연결은 특정 수용체의 까다로운 특성을 이용한다. 이를 장기상승작용(long-term potentiation, LTP)이라 부르고, NMDA(N-methylD-aspartate) 수용체의 특성이 관여된다. 신경전달물질은 클루탄산염과 결합하는 물리적 특성이 있다. 세포간의 반응은 이온체널이 닫히고 열리는 소위 이원적 구조로 되어 있다. 일반적 조건은 시냅스간 신경세포가 활성화되어 신경전달물질을 방출시킨 후 그 수용체와 결합하는 물리적 조건이 완료되어야 하고, 특별한 조건은 표적 세포가 정상보다 더 높은 양성(+)전압을 가지고 있어야 한다. 이 두 요건이 충족되면 칼슘이온이 표적세포 안으로 유입된다. 즉, 시냅스 구조 안의 신경세포들의 작용 중 칼슘이온이 새포내로 유입되는 지속적인 전기-화학 작용은 장기 상승작용을 만들고, 이 과정이 단기 기억이라는 뇌의 상태와 관련된다는 것이다. 장기 기억의 경우는 단기 기억의 과정이 오래 지속되면, 어떤 단백질이 형성되고 이 단백질은 신체 내에서 정보를 유지시키는 미확인 특정 유전자를 발현시킨다. 유전자는 지속적으로 장기적인 신경세포들의 활성화에 기여된다. 신경세포들의 강화와 증가는 기억을 형성시킨다.