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心理學史上第一個研究感官記憶嘅實驗係由美國心理學家佐治·史珀靈做嘅。史珀靈佢運用咗局部報告規範呢種實驗法：想像研究者搵咗班受試者返實驗室嗰度，要佢哋睇實一個熒幕。
個熒幕會顯示 9 個英文字母（以一個 3 x 3 嘅格局呈現），出現嘅時間好短暫，例如 50 ms；
喺啲字母消失咗之後，班受試者會聽到一吓聲，吓聲嘅音可以係高、中或者低，音嘅高度會話俾個受試者知要答返邊行嘅字母出嚟－高音就要答返最高嗰行嘅字母、中音就要答返中間嗰行嘅字母... 等等。
重複以上嘅步驟若干次，睇吓受試者作答嘅正確率會受咩因素影響。
史珀靈嘅實驗顯示，感官記憶頂櫳能夠儲住 12 件「物件」，而且呢種記憶消逝嘅速度快得好交關－如果睇到字母嘅時間同要答嘅時間相隔超過幾百 ms（1,000 ms = 1 秒），受試者經已冇能力作答。
感官記憶大致上有得按照感官類型分做三種－視覺、聽覺同埋觸覺分別有各自嘅感官記憶。
短期記憶負責短期噉儲起資訊，令一個人唔使複誦都回想到幾秒前以至 1 分鐘前嘅資訊。喺隻動物感知到一啲資訊之後，啲資訊會喺極短暫嘅時間之內存在於感官記憶入面，而感官記憶嘅資訊當中有一部份會俾啲神經細胞傳入去短期記憶嗰度做進一步嘅處理。
短期記憶係由個腦啲神經細胞之間稍瞬即逝嘅相互溝通維持嘅，尤甚係背外側前額葉皮層同頂葉對短期記憶嘅運作嚟講零舍緊要。
短期記憶嘅容量相當有限：美國心理學家佐治·米拿喺 1950 年代做咗柞實驗，顯示短期記憶能夠儲起大約 7 件「物件」，而打後嘅研究者又有作出低啲嘅估計，估短期記憶能夠儲住 4 到 5 件物件，不過呢個數字可以用分塊嘅方法提升－舉例說明，一個人嘗試記住一個 8 個位嘅電話冧巴2600 5600，佢可以將段數字分做兩橛分別 4 個位長而且各自有意義嘅數字串（2600 同 5600），令到佢個短期記憶由本嚟要記 8 件物件變成記 2 件。
而電話冧巴嘅設計亦都有運用呢條原則：世界各地嘅電話冧巴好多時會將一段號碼分割做幾橛。
順帶一提，短期記憶，或者至少對文字嘅短期記憶，主要係以聽覺資訊（而唔係視覺資訊）嘅形式嚟儲起嘅：有研究發現，對受試者嚟講，要回想返一柞讀音相似嘅英文字母－例如係 E、P、D －難過回想一柞讀音唔似嘅字母－例如係 H、Q、A 。
相比之下，回想返一柞字型相似嘅字母並唔係明顯難過回想一柞字型唔似嘅字母。
喺 1974 年，英國心理學家亞倫·伯特里同加拉咸·希卓提出咗工作記憶呢個概念，指短期內儲住啲資訊，兼且對呢啲資訊作出運算嘅記憶功能。
呢三個子系統分別負責處理唔同類型嘅短期記憶資訊：中央處理負責控制資訊喺其他工作記憶系統當中嘅流動，聲迴負責暫時噉儲起聽覺資訊（例如啲人喺個腦入面複誦一段電話號碼），視空畫板負責暫時噉儲起一啲視覺資訊（例如啲人喺個腦入面諗住一幅影像）。
呢個分類法解釋得到某啲實驗結果，好似係對於人類嚟講，同時做兩樣同類型（都係視覺或者都係聽覺）嘅短期記憶作業難過做兩樣唔同類型（一個視覺一個聽覺）嘅作業。打後嘅研究仲有進一步噉擴張呢個模型。
有唔少心理學家都嘗試拆解工作記憶嘅神經對應。研究指，工作記憶嘅中央處理功能至少部份係由前額葉同頂葉呢兩個腦區向個腦嘅感官區域傳訊號而成嘅，呢啲腦區會向處理感官資訊嘅腦區傳訊號，話俾佢哋聽四圍環境嘅資訊入面邊啲值得留意，從而控制感官收到嘅資訊邊啲會成功經過入碼嘅過程進入工作記憶。
一旦啲資訊成功噉入咗去工作記憶嗰度，個前額葉同頂葉會係噉互射訊號嚟維持住啲資訊。
長期記憶係一個認知系統將極大量嘅資訊儲起、而且可能儲成世嘅能力：感官記憶同短期記憶都係維持唔到好耐嘅－感官記憶喺 1 秒內就會消失，而短期記憶頂嗮櫳都淨係維持到一兩分鐘左右。
不過由日常生活當中嘅觀察都知，人（同多種動物）有能力將資訊記成幾年甚至幾十年咁耐嘅時間。
喺短期記憶入面記住嘅 7 位數字好多時幾秒經已唔記得咗，但一個記喺長期記憶入面嘅重要資訊－好似係屋企人或者好朋友嘅電話號碼－就閒閒地可以維持到成幾個月嘅時間。
長期記憶機制獨立於短期記憶，而呢個諗法有神經科學方面對證據支撐：有一份喺 1993 年做嘅研究就發現，如果擺一隻正常嘅大鼠喺一個籠入面，而個籠嘅地板會電佢嘅話，隻大鼠好快會學識驚個籠，而且會將呢個資訊起碼記住 24 個鐘頭。
個腦嘅杏仁核受損嘅大鼠唔曉俾反應，而且 24 個鐘頭之後都唔識俾反應。
而個腦嘅海馬體受損嘅大鼠曉即場俾反應，但 24 個鐘頭之後就唔記得咗要驚個籠（順行失憶）。
噉即係話，海馬體受損會令到隻大鼠保持到短期記憶，但喪失長期記憶嘅能力，噉亦都表示咗個腦係分別噉處理短期記憶同長期記憶嘅。
類似嘅研究喺人類身上都有做過，而且結果同樣顯示腦係分開噉處理短期記憶同長期記憶嘅。
長期記憶涉及到多個腦區，源於個腦曉得根據手上嘅資訊永久噉改變自身內部嘅神經連繫。
正如頭先提到，海馬體喺長期記憶機制當中扮演咗重要嘅角色：海馬體呢個腦區對新長期記憶嘅產生嚟講不可或缺，但似乎本身唔會儲長期記憶－對腦部受損嘅人同動物所做嘅研究顯示，海馬體受損會搞到一隻動物學唔到新嘅長期記憶，但係舊有嘅長期記憶唔會點受影響。
除咗噉，亦有證據顯示，海馬體有幫手提取情緒性嘅長期記憶。
鞏固係個腦將攞到手嘅資訊轉化做長期記憶嘅一啲過程，涉及所謂嘅長期增強作用同長期抑制作用－長期記憶嘅產生會令到個腦嘅某幾粒神經細胞之間嘅相互連結變強或者變弱。
舉個例說明：諗返頭先大鼠學識驚個籠嗰個例子，隻大鼠個腦入面有一柞神經細胞代表咗隻佢對籠呢嚿物體嘅認識，又有柞神經細胞代表咗佢對電擊呢樣嘢嘅認識，而當隻大鼠經歷過幾次「一俾人擺入個籠度就會俾個籠電到」之後，佢個腦嗰兩柞神經細胞之間就會產生連繫，令佢下次再見到個籠嗰陣時就諗起電擊（代表電擊嗰柞神經細胞受啟動），而電擊又會啟動處理「預測會有痛楚」嘅神經細胞，就會令到隻大鼠覺得驚。
而除咗長期增強作用同長期抑制作用之外，個腦仲有第啲機制產生長期記憶。
再鞏固係指將由長期記憶提取咗去短期記憶嘅資訊，再鞏固返入去長期記憶嗰度嘅過程。
廿世紀嘅心理學界同神經科學界普遍認為，當啲資訊鞏固咗做長期記憶之後就會大致上維持穩定，頂櫳都只不過係會隨時間衰變嘅啫，但廿一世紀初嘅研究開始挑戰呢個諗法：首先，一個長期記憶嘅內容可能會隨時間演變－即係所謂嘅記憶誤差現象。
除咗噉，提取一個舊有嘅長期記憶會令到嗰件記憶變得唔穩定，而且個腦用完呢件記憶之後，仲要再做一次鞏固嚟將佢入返落去長期記憶嗰度（再鞏固）－如果唔係，隻動物就好有可能會唔記得嗰件記憶。
有多份實驗都試過叫受試動物做作業回想返一啲舊有嘅長期記憶，跟手個研究者會喺個作業完之前打一啲蛋白合成抑制劑落啲動物身上，抑制佢哋腦嘅蛋白質合成（產生長期記憶涉及個腦啲神經細胞做蛋白質合成），呢啲研究發現，啲動物打後會因為呢個操作而喪失回想咗嗰個長期記憶－呢個實驗證據確立咗記憶再鞏固嘅概念。
語義記憶係指一啲唔受時間地點影響嘅記憶，例如係一個人對數理事實嘅記憶－「我記得進化論講嘅係乜」。
情節記憶就係指一啲會掕住時間同地點嘅記憶，例如係一個人對某件發生喺某個時空嘅事嘅記憶－「我記得阿爸今朝臨出門口之前講過，話佢今晚會夜啲返屋企」。
神經科學實驗顯示，兩種外顯記憶所涉及嘅腦區有重疊但唔係完全一樣。
兩種外顯記憶對人嚟講都好緊要：語義記憶對人各方面嘅學習嚟講不可或缺，有語義記憶一個人先至能夠記住同運用各種嘅知識；而情節記憶就令到人曉同人相處－「我記得呢個人之前喺邊年邊月幫過我，係一個信得過嘅人。