Istnieje kilka koncepcji wyjaśniających powstawanie zmian w komórkach mózgowych wpływających na zapamiętanie, prze­chowanie i przypomnienie spostrzeganego materiału. Nie ma­jąc możliwości omawiania wszystkich, lub tylko niektórych z nich, przedstawimy dwie mające szersze uzasadnienie.

Jedna z nich to koncepcja śladów pamięciowych, w której przyjmuje się, że na skutek działania bodźców na orga­nizm w układzie nerwowym wytwarzają się nowe połączenia po­między komórkami nerwowymi. Jak wiadomo z badań, w czasie rozwoju organizmu tworzą się coraz to nowe połączenia synap­tyczne w mózgu. Koncepcja ta wyjaśnia również fakt, że zdol­ność zapamiętywania obniża się wyraźnie w starości, gdyż wtedy tworzenie się nowych połączeń jest znacznie utrudnione. Kon­cepcja śladów pamięciowych tłumaczy funkcjonowanie pamięci trwałej jako tworzenie się nowych połączeń synaptycznych uła­twiających przekazywanie impulsów nerwowych. Takie połącze­nia, początkowo nieczynne dla przewodzenia impulsów, aktywi­zują się i potem są stale czynne. Nie wyjaśnia ona jednak dzia­łania pamięci doraźnej, gdyż trudno byłoby przyjąć, że połącze­nie tworzy się w sposób nagły.

Druga koncepcja wyjaśnia powstanie śladów pamięciowych zmianami biochemicznymi zachodzącymi w komór­kach nerwowych. Zakłada, że pod wpływem działania bodźców w komórkach nerwowych zachodzą zmiany biochemiczne, w któ­rych podstawową rolę odgrywa kwas rybonukleinowy (RNA), biorący udział w procesach przemiany materii zachodzących w komórkach nerwowych. W badaniach eksperymentalnych stwierdzono, że kwas rybonukleinowy, pobrany z okolic mózgu zwierząt uczonych pewnych czynności i wprowadzony do orga­nizmu innych zwierząt nie uczonych, skraca czas wyuczenia się przez nie danych czynności. Zwierzęta nie uczone po otrzymaniu kwasu rybonukleinowego jakby pamiętały doświadczenia zwie­rząt uczonych. Jest to koncepcja wewnątrz neuronowa śladów pa­mięciowych, według której pamięć polega na biochemicznym za­kodowaniu doświadczeń w komórce nerwowej.

Chcąc wyjaśnić podstawy neurofizjologiczne dla pamięci do­raźnej, świeżej, przyjmuje się hipotetycznie, że dla niej istnie­ją inne mechanizmy. Dla tego rodzaju pamięci istotne jest krą­żenie impulsów nerwowych przez pewien czas po zamkniętych obwodach neuronów. To krążenie impulsów nie wywołuje zmian strukturalnych w komórkach nerwowych i nie wpływa na pamięć trwałą. Gdy krążenie impulsów w zamkniętych obwodach maleje, informacje nie utrwalają się, gdy zaś zostaje wzmocnione, wpły­wa to na zmiany strukturalne w komórkach i wtedy występuje pamięć trwała.