​​记忆力依赖多个大脑区域协同工作，其中海马体主导空间与情景记忆的编码和巩固，额叶负责记忆检索与决策，杏仁核调节情绪性记忆，而大脑皮层（尤其是前额叶与顶叶）则固化长时记忆信息。​​

记忆的形成与存储涉及复杂神经网络，​​海马体是短期记忆向长期记忆转换的关键区域​​，损伤会导致空间记忆丧失。它与大脑皮层持续交互，特别是在睡眠阶段巩固记忆。​​前额叶皮层通过监控与评估新信息优化记忆存储​​，并主导记忆提取过程，其活动强度与记忆准确度直接相关。情绪记忆由杏仁核调控，该区域强化对显著事件的记忆，同时影响注意力分配。视觉物体记忆依赖鼻周皮层特异性活动，而小脑则负责肌肉反应相关记忆调节，如眨眼反射条件化。纹状体参与刺激-反应习惯学习，尤其在药物依赖性记忆中发挥重要作用。

脑科学发现，不同记忆类型依赖特定神经递质与脑区同步活动。例如，​​情景记忆依赖额叶与顶叶的慢波振荡协调​​，语义记忆则需海马体与颞叶皮层低频活动的协同。记忆巩固期间，海马体与皮层的长期连接增强，使短期记忆逐渐脱离海马独立存储。神经可塑性通过突触增强（LTP）与抑制（DP）机制动态调整记忆容量，并受theta波活动调控，该频率与记忆提取效率呈正相关。

记忆的动态过程涉及多层级脑区交互，理解各脑区特异性功能有助于揭示认知机制，也为干预记忆障碍提供理论依据。保持规律作息、优化情绪状态可能通过增强海马与额叶连接效率，进一步提升整体记忆表现。