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기억은 부호화, 저장, 인출의 세 단계를 거쳐 형성된다. 정보처리적 접근과 처리수준 모형이 기억 형성 모델로, 주의와 기억의 관계, 시각적 기억의 특징, 기억 기술 등이 기억력 향상에 기여한다. 기억 과정에서 뇌의 변화 또한 중요한 연구 분야이다.

과학자들은 기억에 두 종류가 있고, 서로 다른 뇌 부위에 저장된다는 것을 밝혔다. 서술적 기억은 해마, 편도핵과 연관되어 있으며, 조작적 기억은 소뇌에 저장된다. 기억 형성 시 발생하는 물리화학적 변화 연구로, 장기기억의 물질적 근거가 밝혀지고 있다.

학습과 기억에 관한 연구는 신경세포의 연결, 시냅스를 통해 이뤄지며, 이는 인간 두뇌의 기능을 이해하는데 핵심적이다. 군소의 신경세포 연구에서는 반복 자극에 의한 시냅스의 물질적, 구조적 변화가 기억 형성과 강화에 중요하다는 점이 밝혀졌고, 이 원리는 인간 해마에서도 유사하게