מערכות הזיכרון המרכזיות שמבוססות על הרשת העצבית, הן הזיכרון ההצהרתי, והזיכרון הנוהלי. הזיכרון ההצהרתי נמצא באזור המוחי האחראי על הקלט, והזיכרונות שלו ניתנים לשליפה אל המודע. הזיכרון הנוהלי לעומת זאת נמצא באזור הפלט והוא מכיל זיכרונות שקשורים למיומנות תנועתית וקוגניטיבית, באמצעותו מתאפשר לגוף להגיב באופן אוטונומי ורצוני בעקבות מידע שמתקבל בזיכרון ההצהרתי. בתווך בין הזיכרון ההצהרתי לזיכרון הנוהלי יש את מערכת קבלת ההחלטות שקובעת אלו מהקלטים שהתקבלו בזיכרון ההצהרתי יועברו לטיפול בזיכרון הנוהלי.
הזיכרון ההצהרתי בעצמו מכיל שני סוגי זיכרונות. את הזיכרון הסמנטי שמייצג אובייקטים, ובכלל זה את הקשר הסיבתי שקיים בין האובייקטים. ואת הזיכרון האירועי שמייצג זיכרונות אוטוביוגרפיים. במילים אחרות תא סמנטי בודד מייצג קלט בודד, כגון חזית של אובייקט מסוים. כשהחיווט בין שני תאים סמנטיים מבטא את הסיכוי שהם עשויים להיקלט בזה אחר זה. לעומת זאת התא האירועי מאחסן אוסף של תאים סמנטיים שתוכנם נקלט בעבר בצימוד זמנים.
חלקי הזיכרון ההצהרתי.
כל תא עצב בזיכרון ההצהרתי מכיל מידע אודות מרכיבים, גורמים, נגרמים, ותיוגים. המרכיבים הם כלל החלקים המרכיבים את האובייקט או את החלק באובייקט שאותו התא מייצג. למשל המרכיבים של האות T הם נניח קו מאונך וקו מאוזן. והגורמים הם האובייקטים או האירועים שהתרחשותם עשוי לגרום להופעת האובייקט או האירוע, כשהנגרמים הם האובייקטים או האירועים שעשויים להיגרם בעקבות הופעת האובייקט\האירוע. התיוגים מכילים מידע המאפשר לתא הזיכרון לנבא האם חשיפה לתוכנו מביא לגמול שלילי או לגמול חיובי, ואף את עוצמת הגמול הצפוי.
מרכיבי זיכרון.
ייצוג של אובייקט מתאפשר על ידי אוסף של תאים, שכל אחד מהם מייצג מרכיב יחיד באובייקט, ושמחווטים במשותף על ידי סיבי עצב אל הקלט של התא שמייצג את האובייקט. למעשה כל אחד ממרכיבי האובייקט עשוי להתבסס בעצמו על מרכיבים בסיסיים יותר. ואלה יכולים להתבסס על מרכיבים בסיסיים עוד יותר. כשהמרכיבים הבסיסיים ביותר של הזיכרונות מיוצגים על ידי קולטני החושים. לדוגמה כל פיקסל ברשתית העין מייצג נקודה פשוטה בזיכרון. לדוגמה נקודה אחת מתוך קווי המתאר של האות T. השכבה השנייה שמכילה את מערכת עיבוד המידע הופכת את המרכיבים הבסיסיים למורכבים יותר כך למשל שני פיקסלים צמודים ברשתית יכולים לייצג קו, כשהייצוג של הקו מתאפשר על ידי חיווט של שני הפיקסלים לתא משותף בשכבה השנייה שייצג את הקו. כמו כן תא בשכבה השנייה המייצג קו מאונך ותא נוסף המייצג קו מאוזן יכולים לייצג למשל את האות T בשכבה השלישית, על ידי חיווט של שני תאי הקווים אל תא בשכבה השלישית שייצג את האות. מעקב אחר מסלול הסיבים בכיוון ההפוך, קרי מהתא הסמנטי עד לקולטני החושים עשוי אם כן גם ללמד על זהות האובייקט המאוחסן בתא. כך למשל העברת מתח חשמלי מהתא המייצג את האות T לכיוון העין עשוי להפעיל קולטנים ברשתית בצורת האות.
שיתוף מרכיבים: כל זיכרון שמכיל יותר מאובייקט יחיד, עשוי להיות מורכב מאבי טיפוס. האב טיפוס הוא אובייקט שהוא גם אחד המרכיבים באובייקטים או בסיטואציות מורכבים ממנו. האב טיפוס חוסך במשאבים שהיו נדרשים לו כל זיכרון היה נבנה ממרכיביו הבסיסיים.
מעכבים- מלבד סיבי העצב המעוררים שתוארו שמציינים את מרכיבי האובייקט. קיימים גם סיבי עצב מעכבים שתפקידם הוא הפוך. קרי לציין מרכיבים שהם לא האובייקט. למשל מרכיב של קו נוסף בתחתית האובייקט דוחה את האפשרות שמדובר באות T אלא נניח באות H מהופך שמשמעותו הוא אחר. כל אובייקט שמיוצג בזיכרון מסוים יכול להוות מעכב בזיכרון אחר. תפקידם של המעכבים הוא לחדד את ההבחנה בין הזיכרונות השונים.
משקלים- לכל סיב יש משקל משלו כך שככל שלמרכיב אותו הסיב מייצג יש קשר הדוק יותר בייצוג הזיכרון כך משקלו יהיה גבוה יותר. ובאופן דומה לגבי הסיבים המעכבים, ככל שהקשר של המרכיב לדחיית הזיכרון גבוה יותר כך משקל הסיב המעכב גבוה יותר. המשקל של כל מרכיב סמנטי מעורר הוא חלק ממשקלם הכולל של כלל המרכיבים המעוררים בתא, מכיוון שכל אחד מהם מייצג חלק אחד מסך חלקי האובייקט. ומשקלם הכולל מייצג את האובייקט השלם. זאת בשונה מהמעכבים שכל אחד מהם יכול להיות בעל משקל מרבי במידה שהוא מעכב בפני עצמו.
זיכרון אירועי
כל תא זיכרון סמנטי עשוי לייצג אובייקט מרכזי או סיטואציה שמרכיביה הם כמה אבות טיפוס שמופיעים לרוב במקביל. משקל מרכיבי האובייקט\סיטואציה גבוהים ביחס למרכיבים של רעשי הרקע שנלוו אליהם בעת הקידוד. רעשי הרקע עצמם נחוצים בעת שבשילוב עם האובייקט\סיטואציה הסמנטי, הם מייצגים זיכרון אוטוביוגרפי, כך שהאובייקט יחד עם רעשי הרקע מייצגים ציון דרך בזיכרון אירועי מסוים, שיכול להיות פרוס על פני מספר תאים סמנטיים באופן דומה.
גורמי זיכרון.
גורמי זיכרון הם אובייקטים או אירועים שהופעתם עשויה לגרום להופעת אובייקט או אירוע נוסף. כשבמציאות קיימת היררכיה של זיכרונות שגורמים זה לזה. כך שכל גורם עשוי להיות גם נגרם ולהפך. הגורמים מיוצגים על ידי סיבי עצב הקיימים בין התא שמייצג את הגורם לתא שמייצג את הנגרם. כך לדוגמה תא מיקום הוא תא עצב הצהרתי שמייצג מיקום מוגדר במרחב. מרכיביו החזקים מייצגים את המיקום עצמו. בעוד מרכיבים אחרים מייצגים בין היתר מידע מקיף. כמו מיקום נוסף בסביבה, אובייקט שקשור למקום, או אירוע שהתרחש בו. על ידי שליפת המידע המקיף הפרט יכול לחזות סיטואציה קרבה על בסיס ניסיון עבר, ולתכנן את צעדיו בהתאם. משקלו של כל מרכיב תלוי ברמת ההסתברות שלו להתרחש בעקבות הסיטואציה.
תגמול ופעולה
תגמול: תא זיכרון הצהרתי שמייצג אירוע שנתפס כתועלתני, מחווט לאזור באמיגדלה שמעורר רגשות גמול חיובי. ולאזור שמעורר רגשות גמול שלילי במידה שהאירוע נתפס כמזיק. ואם האירוע נתפס כאיום מיידי הוא מחווט גם לאזור שמעורר את המערכת הסימפתטית.
פעולה: התא ההצהרתי מחווט גם לגרעין האקומבנס לצורך עירור פעולה מסוימת במידה שהתועלתנות של האירוע נובעת מהפעולה המסוימת שבאה בעקבותיו. או לצורך עיכוב פעולה מסוימת במידה שהנזק הצפוי מהאירוע נובע מהפעולה המסוימת שבאה בעקבותיו.
מערכות התרעה.
מערכות התרעה הן מערכות שתפקידן להתריע על הופעת אובייקט או התרחשות אירוע, ועל מידת חשיבותם. מערכות ההתרעה הקיימות הן 1. מערכת התרעת זיהוי שתפקידה לשלוח התרעה מהחושים לתאי הזיכרון דרך סיבי מרכיבי הזיכרון. 2. מערכת התרעת חיזוי שתפקידה לשלוח התרעת חיזוי מתא זיכרון גורם לתא זיכרון נגרם דרך סיבי גורמי הזיכרון. 3. מערכת התיוג שתפקידו להתריע בתא התיוג דרך סיבי התיוג לגבי מידת חשיבותו של האובייקט או האירוע שקבל התרעה.
מטבע הדברים זיהוי קלט עם זיכרון הוא סכמתי, כלומר, כל עוד הקלט דומה מספיק למקור הגם שלא זהה לו מבחינת מרכיביו ערכו הכולל יספיק כדי לעבור את סף ההתרעה בתא הזיכרון לפחות בתהליך של היזכרות הנעשה באמצעות דגירה מתמשכת בקלט שמביאה לסכימה בזמן של התא, שמאפשר את הפעלתו על ידי העלאת ערכם של מרכיבי הזיכרון שלו מעבר לסכימה במרחב בלבד כנדרש לסף ההתרעה באופן רגיל. ההשלכות הן שתכונות (נגרמים), שאמורות להופיע בעקבות האובייקט שהתא מייצג, לא בהכרח יופיעו בעקבות כל קלט שהביא להתרעה בתא. עם זאת הכללת תכונות בין אובייקטים דומים מאפשרת תגובה מהירה ויעילה כלפי הקלט, גם אם במחיר של כישלון פה ושם. כשהאלטרנטיבה היא לתצפת ולנתח כל קלט בנפרד, דבר שאינו מעשי.
שליפת זיכרון סמנטי ואירועי
המידע שניתן לקלוט מאובייקט בעת החשיפה אליו הוא מוגבל. מידע משלים אובייקטיבי או סובייקטיבי יכול להתקבל רק לאחר שליפת תוכן תא הזיכרון שבו הוא מיוצג. דגירה באובייקט, מביא לשליפתו אל המודע, דגירה נוספת בתא מביא גם לשליפה של רעשי הרקע הקיימים בתא. רעשי הרקע בשילוב האובייקט הסמנטי עשויים לייצג חלק מאירוע שהתרחש בעבר. כל אחד מהמרכיבים ברעשי הרקע, עשוי להיות מיוצג כאובייקט בתא אחר, שמחווט כמרכיב אל התא הנוכחי. שליפה מהתא הנוכחי בהולכה אחורנית, מפעיל תאים שמייצגים את מרכיביו. כשדגירה בהם עשוי להביא לשליפה של רעשי הרקע שלהם, שבחלקם עשויים לייצג חלק נוסף באירוע, או לחלופין לגרום להיזכרות באירוע אחר שהם מייצגים.
הקשרים הסיבתיים שבין התאים, מסייעים למצבים בהם יש מרכיבים חסרים הדרושים לרצף האירועי, במצב זה השלמת האירוע, או סידורו הכרונולוגי, מתבצע באופן הסתברותי בהתאם לקשרי הגורמים והנגרמים.
למידת זיכרון הצהרתי.
כל אירוע חיצוני, או פנימי (דמיון), שנקלט על ידי החושים, מקודד בתא חדש בהיפוקמפוס. מרכיבי האירוע שמיוצגים בזיכרונות קיימים, מחווטים אל התא החדש, לאחר שהם התריעו במקביל. החיווט נוצר לאחר שכל אחד מהם משגר איתות מפושט להיפוקמפוס דרך תאי הגליה, האיתות נקלט בתא החדש, וכתוצאה נוצרים מעין סיבים שמורכבים מתאי גליה אסטרוציטים, בין המרכיבים לתא החדש, שבהימלא התנאים ייהפכו לסיבי עצב יציבים. קידוד זיכרון בעל משמעות, מאפשר להבדיל אותו מזיכרונות קיימים שדומים לו חלקית מבחינת המרכיבים, אך שונים בתכונותיהם. האבחנה מאפשרת להגיב כלפי כל זיכרון, באופן התואם את תכונותיו האינדיבידואליות.
לאחר קידודו הקלט מביא להתרעה בזיכרון החדש באופן ישיר בעת הופעת חלק ממרכיביו, או לאחר התרעה בזיכרון דומה ששליפתו מביאה להפעלת המרכיבים המשותפים לו ולזיכרון החדש, השליפה מביאה לסכימה במרחב של מרכיבי הזיכרון החדש, שמביא להתרעה בו. כשלעיתים יידרש סכימה בזמן על ידי דגירה מתמשכת בזיכרון הדומה, כדי לעבור את סף ההתרעה.