ความจำเชิงกระบวนวิธี

ความจำเชิงกระบวนวิธี(อังกฤษ:procedural memory) เป็นความจำเพื่อการปฏิการงานประเภทใดประเภทหนึ่ง
เป็นความจำที่นำไปสู่พฤติกรรมเชิงกระบวนวิธีต่าง ๆ เป็นระบบที่อยู่ใต้สำนึก
คือเมื่อเกิดกิจที่ต้องกระทำ  จะมีการค้นคืนความจำนี้โดยอัตโนมัติเพื่อใช้ในการปฏิบัติตามกระบวนวิธีต่าง ๆ ที่มีการประสานกันจากทั้งทักษะทางประชาน(cognitive)  และทักษะการเคลื่อนไหว (motor) มีตัวอย่างต่าง  ๆ ตั้งแต่การผูกเชือกรองเท้าไปจนถึงการขับเครื่องบินหรือการอ่านหนังสือ
ความจำนี้เข้าถึงและใช้ได้โดยไม่ต้องมีการควบคุมหรือความใส่ใจเหนือสำนึก (ที่เป็นไปใต้อำนาจจิตใจ)
เป็นประเภทหนึ่งของความจำระยะยาว  (long-term memory) และโดยเฉพาะแล้ว  เป็นประเภทหนึ่งของความจำโดยปริยาย(implicit memory)
ความจำเชิงกระบวนวิธีสร้างขึ้นผ่าน  "การเรียนรู้เชิงกระบวนวิธี" (procedural learning)
คือการทำกิจที่มีความซับซ้อนนั้นซ้ำแล้วซ้ำอีก
จนกระทั่งระบบประสาทที่เกี่ยวข้องจะสามารถทำงานร่วมกันโดยอัตโนมัติเพื่อให้เกิดการกระทำนั้น ๆ 
การเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีที่เป็นไปโดยปริยาย (คือไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ) เป็นสิ่งที่สำคัญในกระบวนการพัฒนาทักษะทางการเคลื่อนไหวหรือแม้แต่ทักษะทางประชาน
ในยุคแรก ๆ มีการใช้เทคนิคทางอรรถศาสตร์แบบง่าย ๆ เพื่อตรวจสอบและทำความเข้าใจความแตกต่างกัน  ระหว่างระบบความจำเชิงกระบวนวิธีและระบบความจำเชิงประกาศโดยที่ทั้งนักจิตวิทยาและนักปรัชญาได้เริ่มเขียนบทความเกี่ยวกับความจำชนิดต่าง ๆ มาเกินหนึ่งศตวรรษแล้ว
เช่น  ในปี ค.ศ. 1804 นักปรัชญาชาวฝรั่งเศสเมน เดอ บิราน เขียนบทความเกี่ยวกับ  "ความจำกล"  (Mechanical memory)  ในปี ค.ศ. 1890 ในหนังสือที่มีชื่อเสียงของเขาคือPrinciples of Psychology (หลักจิตวิทยา)นักจิตวิทยาชาวอเมริกันวิลเลียม เจมส์  ได้เสนอว่ามีความแตกต่างกันระหว่างความจำ  (memory)  และนิสัย (habit)
ในยุคต้น ๆ จิตวิทยาประชาน  (Cognitive psychology) มักจะมองข้ามอิทธิพลของการเรียนรู้ต่อระบบความจำ 
ซึ่งมีผลเป็นการจำกัดงานวิจัยเกี่ยวกับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีจนกระทั่งถึงคริสต์ศตวรรษที่ 20ซึ่งเป็นยุคที่เริ่มเกิดความเข้าใจชัดเจนยิ่งขึ้นเกี่ยวกับหน้าที่และโครงสร้างทางประสาทที่มีบทบาทในการสร้าง การเก็บ และการค้นคืนความจำเชิงกระบวนวิธี  
ในปี ค.ศ. 1923 นักจิตวิทยาชาวอังกฤษ-อเมริกันวิลเลียม แม็คดูกอลล์เป็นบุคคลแรกที่แยกแยะความแตกต่างกันระหว่างความจำชัดแจ้ง(explicit memory) และความจำโดยปริยาย(implicit memory)
ในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1970 บทความต่าง ๆ เกี่ยวกับปัญญาประดิษฐ์ได้ทำการแยกแยะระหว่างความรู้เชิงกระบวนวิธี  (procedural knowledge) และความรู้ชัดแจ้ง  (declarative knowledge)
งานวิจัยที่เกิดขึ้นในช่วงนั้นแบ่งออกเป็นสองพวก  คือพวกหนึ่งเพ่งเล็งไปในการศึกษาโดยใชัสัตว์  และอีกพวกหนึ่งโดยใช้คนไข้ภาวะเสียความจำ (amnesia)
ในปี ค.ศ. 1962 นักจิตวิทยาชาวอังกฤษเบร็นดา มิลเนอร์ ได้ให้หลักฐานการทดลองที่น่าเชื่อถือเป็นครั้งแรกเกี่ยวกับความแตกต่างกันระหว่างความจำเชิงประกาศซึ่งรู้ว่า  "อะไร" กับความจำเชิงกระบวนวิธี  ซึ่งรู้ว่า  "อย่างไร" 
โดยแสดงว่า  คนไข้ภาวะเสียความจำขั้นรุนแรงคนหนึ่งคือนายเฮ็นรี่ โมไลสันหรือที่รู้จักก่อนจะเสียชีวิตว่าคนไข้ H.M. สามารถเรียนรู้ทักษะที่ประสานการทำงานของตาและมือ (คือการวาดภาพดูเงาในกระจก) แม้ว่าจะจำไม่ได้ว่าได้ทำการฝึกวาดมาแล้ว
แม้ว่างานวิจัยนี้จะบ่งว่า  ความจำไม่ใช่มีแค่ระบบเดียวและอยู่ในที่เดียวกันในสมอง
แต่นักวิจัยอื่น ๆ กลับมีมติร่วมกันในช่วงนั้นว่า  ทักษะการเคลื่อนไหวน่าจะเป็นกรณีพิเศษ  คือเป็นระบบความจำที่มีระดับประชานที่ต่ำกว่า (less cognitive)
ต่อจากนั้น  โดยขัดเกลาปรับปรุงวิธีการวัดผลทางการทดลองให้ดีขึ้น  ได้มีงานวิจัยอื่น ๆ อีกมากมายในคนไข้ภาวะเสียความจำ ที่ศึกษาเขตสมองต่าง ๆ ที่มีความเสียหายในระดับต่าง ๆ กัน
ซึ่งนำไปสู่การค้นพบว่าคนไข้สามารถเรียนรู้และดำรงไว้ซึ่งทักษะอื่น ๆ นอกจากทักษะการเคลื่อนไหวตามที่มิลเนอร์ได้ค้นพบ
แต่ว่า  งานเหล่านี้มีข้อบกพร่องในการออกแบบเพราะว่าคนไข้มักจะมีผลการทดสอบต่าง ๆ ต่ำกว่าระดับปกติและดังนั้น  จึงมีผลให้ภาวะเสียความจำถูกมองกันในเวลานั้นว่า  เป็นความบกพร่องเกี่ยวกับการค้นคืนความจำล้วน ๆ 
แต่งานวิจัยในคนไข้ต่อ ๆ มาพบขอบเขตของระบบความจำที่เป็นปกติของคนไข้มากขึ้นที่สามารถใช้ในกิจการงานต่าง ๆ เป็นปกติ
ยกตัวอย่างเช่น  โดยใช้เทคนิคให้อ่านหนังสือในกระจก  (mirror reading task) คนไข้ภาวะเสียความจำมีการพัฒนาทักษะนี้ในระดับปกติ  แม้ว่าจะจำคำศัพท์ที่อ่านแล้วบางคำไม่ได้
ต่อมาในช่วงคริสต์ทศวรรษ 1980 ก็มีการค้นพบมากมายเกี่ยวกับกายวิภาคและสรีรภาพของกลไกทางประสาทที่มีบทบาทในความจำเชิงกระบวนวิธี
คือเขตสมองส่วนซีรีเบลลัมฮิปโปแคมปัสneostriatum  และbasal gangliaได้รับการระบุว่า  มีบทบาทเกี่ยวกับการสร้างความจำ
การเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ ต้องอาศัยการฝึกหัด
แต่ว่าการทำซ้ำ ๆ กันอย่างเดียวไม่ได้เรียกกว่ามีการเรียนรู้ทักษะ
เพราะว่า  การเรียนรู้ทักษะจะเรียกว่าสำเร็จได้ก็ต่อเมื่อมีพฤติกรรมที่เปลี่ยนไปเพราะเหตุแห่งประสบการณ์หรือการฝึกหัดนั้น ๆ  
อย่างนี้จึงเรียกว่าเกิดการเรียนรู้แต่ว่า  เป็นสภาวะที่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้โดยตรงยกเว้นโดยพฤติกรรม
มีแบบจำลองการประมวลข้อมูลเช่นนี้  ซึ่งรวมเอาไอเดียเกี่ยวกับประสบการณ์  ที่เสนอว่า  ทักษะเกิดขึ้นจากความปฏิสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบ 4 อย่างที่เป็นหลักของการประมวลข้อมูลซึ่งก็คือ
สมรรถภาพในการประมวลข้อมูล  (คือขนาดของความจำใช้งาน)  เป็นสิ่งที่สำคัญของความจำเชิงกระบวนวิธี
เพราะว่าเป็นส่วนของกระบวนการบันทึกความจำที่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทักษะโดยสัมพันธ์องค์ประกอบต่าง ๆ ในสิ่งแวดล้อมกับการตอบสนองที่เหมาะสม
ในปี ค.ศ. 1954 พอล ฟิตต์สและคณะได้เสนอแบบจำลองเพื่อที่จะสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับกับการสร้างทักษะ
เป็นแบบจำลองที่เสนอว่า  การเรียนรู้จะเกิดขึ้นได้ต้องผ่านระยะต่าง ๆ คือ
ในแบบจำลองของฟิตต์ส (ปี คศ. 1954)  ในระยะนี้  เราจะทำความเข้าใจว่า  ทักษะที่ต้องการนั้นประกอบด้วยอะไรบ้างความใส่ใจเป็นสิ่งที่สำคัญในการเรียนรู้ทักษะในระยะนี้
คือ  เราต้องแยกส่วนทักษะที่ต้องการจะเรียน  แล้วทำความเข้าใจว่าส่วนต่าง ๆ เหล่านี้มาประกอบกันเพื่อที่จะทำงานนี้ด้วยทักษะที่ถูกต้องได้อย่างไร
วิธีที่แต่ละคนจัดระเบียบส่วนต่าง ๆ เหล่านี้เรียกว่า  schema
ซึ่งมีความสำคัญต่อการให้ทิศทางแก่การเรียนรู้
และกระบวนการที่แต่ละคนจะเลือก schema เป็นสิ่งที่อธิบายได้โดย metacognition (ความรู้เรื่องเกี่ยวกับการรู้  หรือประชานเกี่ยวกับประชาน)
ในระยะนี้  เราจะฝึกทักษะซ้ำ ๆ กันจนกระทั่งรูปแบบแห่งการตอบสนองจะปรากฏ
การกระทำที่เป็นทักษะจะเริ่มทำได้โดยอัตโนมัติ  ในขณะที่จะมีการละเว้นการกระทำที่ไม่ได้ผล
ระบบรับความรู้สึกของเราจะมีข้อมูลเกี่ยวกับพื้นที่ (spatial) และสัญลักษณ์ (symbolic) ที่ต้องมีเพื่อที่จะทำกิจให้สำเร็จ
ความสามารถในการแยกแยะระหว่างสิ่งเร้าที่สำคัญและไม่สำคัญมีความจำเป็นในระยะนี้
เชื่อกันว่า  ยิ่งมีสิ่งเร้าที่สำคัญกับงานนี้มากเท่าไร
ก็จะใช้เวลานานยิ่งขึ้นเท่านั้นในการที่จะผ่านระยะการเรียนรู้นี้
นี้เป็นระยะสุดท้ายของแบบจำลองของฟิตต์ส  เป็นช่วงที่ทำการเรียนรู้ให้สมบูรณ์
ในระยะนี้  การแยกแยะสิ่งเร้าที่สำคัญและไม่สำคัญจะทำได้เร็วขึ้นและจะใช้ความคิดน้อยลง  เพราะว่าทักษะเริ่มจะกลายเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ
การเก็บความรู้โดยประสบการณ์และความรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบต่าง ๆ ของทักษะเป็นส่วนสำคัญของระยะนี้
ในปี ค.ศ. 2005 ดร. แท็ดล็อกผู้ได้รับปริญญาเอกในด้านการอ่านหนังสือ  ได้เสนอแบบจำลองอีกอย่างหนึ่งที่เรียกว่า  "วงจรการพยากรณ์"    (Predictive Cycle)  เพื่อสร้างความเข้าใจเกี่ยวกับการเรียนรู้ทักษะผ่านความจำเชิงกระบวนวิธี
แบบจำลองนี้แตกต่างจากแบบจำลองของฟิตต์สโดยนัยสำคัญเพราะว่า  ไม่จำเป็นต้องทำความเข้าใจในองค์ประกอบต่าง ๆ ของทักษะ (เหมือนกับระยะแรกในแบบจำลองของฟิตต์ส)
คือ  เราเพียงแต่ต้องรู้อยู่ในใจว่าต้องการที่จะได้ผลอย่างไร
แท็ดล็อกได้ใช้ความคิดนี้อย่างมีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาเรื่องการอ่านหนังสือของเด็กชั้นมัธยมต้นและมัธยมปลายระยะต่าง ๆ ของกระบวนการแก้ปัญหารวมทั้ง
คนที่ต้องการจะเรียนรู้จะผ่านระยะต่าง ๆ เหล่านี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกจนกระทั่งได้สร้างหรือเปลี่ยนเครือข่ายทางประสาทที่จะก่อให้เกิดการปฏิบัตการอย่างสมควรและแม่นยำโดยไม่ต้องใช้ความคิด
พื้นเพของความคิดนี้เหมือนกับวิธีการบำบัดทางกายภาพที่ใช้เพื่อช่วยคนไข้ที่บาดเจ็บในกะโหลกศีรษะเพื่อฟื้นฟูทักษะในการดำรงชีวิต
คือคนไข้คิดว่าต้องการจะได้ผลอย่างไร  (เช่นเพื่อที่จะควบคุมมือได้)  ในขณะที่ทำความพยายามซ้ำ ๆ บ่อย ๆ
โดยที่ไม่ต้องสนใจว่าระบบประสาททำงานอย่างไรเพื่อจะขยับมือ
คนไข้จะพยายามทำการฝึกหัดต่อไปเรื่อย ๆ จนสามารถควบคุมการเคลื่อนไหวได้อย่างถูกต้อง
ในกรณีของคนไข้บาดเจ็บในกะโหลกศีรษะ  การฟื้นฟูสภาพขึ้นอยู่กับขอบเขตความเสียหายและกำลังใจที่คนไข้มีในการฝึกหัด
โดยมากผู้ที่มีปัญหาอ่านหนังสือจะไม่มีความเสียหายในสมอง
แต่มีปัญหาที่กำหนดไม่ได้เกี่ยวกับการเรียนรู้โดยการอ่านหนังสือในวัยต้น ๆ 
แต่เพราะว่าสมองเป็นปกติดี  แท็ดล็อกจึงเลือกใช้วิธีที่มีระเบียบแบบแผนสูงสัมพันธ์กับทฤษฏีวงจรการพยากรณ์เพื่อจะปรับปรุงการอ่านหนังสือให้แก่บุคคลที่มีปัญหาตั้งแต่ขั้นเบาจนถึงขั้นหนัก   รวมทั้งปัญหาภาวะเสียการอ่านเข้าใจ
อุปกรณ์ที่ใช้ในการศึกษาทักษะการเคลื่อนไหวโดยใช้ตา  (visual-motor tracking skill)  และการประสานงานระหว่างตาและมือ  (hand-eye coordination)  จะให้ผู้รับการทดสอบติดตามวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่อยู่บนจอคอมพิวเตอร์โดยใช้ตัวชี้ตำแหน่งหรือติดตามจุดที่กำลังเคลื่อนที่อยู่บนแท่นหมุน (คล้ายกับเครื่องเล่นแผ่นเสียง) ด้วยตัวระบุตำแหน่งรูปที่แสดงด้านล่างนี้เป็นรูปแบบการทดสอบบนคอมพิวเตอร์ที่ผู้รับการทดสอบติดตามจุดที่วิ่งเป็นวงกลม
pursuit rotor task เป็นการทดสอบการติดตามที่ใช้ตา-การเคลื่อนไหวมือ  ที่ปกติคนวัยเดียวกันจะมีผลใกล้เคียงกันเป็นการทดสอบที่วัดความจำเชิงกระบวนวิธีและทักษะการเคลื่อนไหวแบบละเอียด  (fine-motor skills)
เป็นการทดสอบทักษะการเคลื่อนไหวแบบละเอียดที่ควบคุมโดยคอร์เทกซ์สั่งการ  (motor cortex) ที่แสดงเป็นส่วนสีเขียวในรูปข้างล่าง
ผลที่ได้เป็นคะแนนรวม  อาศัยการวัดเวลาที่ผู้รับการตรวจสอบสามารถติดตามและไม่สามารถติดตามวัตถุเป้าหมาย
คนไข้ภาวะเสียความจำจะมีคะแนนปกติสำหรับงานทดสอบนี้เมื่อทำซ้ำ ๆ กัน
แต่การนอนไม่พอหรือการใช้ยาอาจมีผลต่อการทดสอบนี้
Serial reaction time(SRT) เป็นงานที่ใช้วัดการเรียนรู้โดยปริยาย (implicit learning)ในงาน SRT ผู้ร่วมการทดลองจะต้องตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่มีจำกัด
ซึ่งเป็นตัวช่วย  (cue)  ชี้ว่า ต้องตอบสนองอย่างไร (เช่น  จะต้องกดปุ่มไหน).
โดยที่ผู้ร่วมการทดลองไม่รู้  จะมีความน่าจะเป็นสัมพันธ์กับสิ่งเร้า  (เช่นจุดแสงบนจอคอมพิวเตอร์)   ซึ่งเป็นตัวกำหนดสิ่งเร้าที่จะปรากฏต่อไป จากสิ่งเร้าหนึ่งไปสู่อีกสิ่งเร้าหนึ่ง 
และดังนั้น สิ่งเร้าที่จะปรากฏต่อไปสามารถจะพยากรณ์ได้โดยความน่าจะเป็น
และดังนั้น  การตอบสนอง (reaction time) ของผู้รับการทดสอบจะเร็วขึ้นเรื่อย ๆ เพราะว่าผู้ร่วมการทดลองเกิดการเรียนรู้และใช้ความน่าจะเป็น (โดยไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ) จากสิ่งเร้าไปสู่สิ่งเร้า
กล่าวอีกอย่างหนึ่ง  งานนี้ให้ผู้รับการตรวจสอบเรียนทักษะที่ประเมินความจำเชิงกระบวนวิธีอย่างหนึ่งโดยเฉพาะทักษะจะมีการวัดโดยความเร็วและความแม่นยำในการเรียนรู้และโดยช่วงเวลาที่ทักษะดำรงรักษาไว้ได้
คนไข้โรคอัลไซเมอร์และภาวะเสียความจำสามารถรักษาทักษะไว้ได้ในระยะยาวซึ่งแสดงว่า  สามารถที่จะเรียนรู้ทักษะใหม่ ๆ และสามารถใช้ทักษะได้อย่างมีประสิทธิภาพเมื่อรับการทดสอบภายหลังการเรียนรู้
งาน  "การวาดรูปโดยมองในกระจก"  (Mirror tracing task)  ทดสอบการประสานข้อมูลจากประสาทสัมผัสต่าง ๆ  โดยเฉพาะคือเป็นการทดสอบการเคลื่อนไหวโดยใช้ตา  ที่ผู้รับการทดสอบเรียนทักษะใหม่ที่เกี่ยวกับการประสานตาและมืองานทดลองนี้เป็นแบบทดลองแรกที่แสดงหลักฐาน (ในนายเฮ็นรี่ โมไลสัน) ว่า  ความจำเชิงกระบวนวิธีนั้นมีอยู่ต่างหากจากความจำชัดแจ้งเพราะว่า  คนไข้เสียความจำสามารถเรียนรู้และรักษาทักษะใหม่ไว้ได้
การวาดภาพนั้นเป็นงานที่ความจำเชิงกระบวนวิธีมีบทบาท
ดังนั้น  เมื่อเราได้ฝึกการวาดภาพโดยมองในกระจกเป็นครั้งแรกแล้ว  ก็จะไม่มีปัญหาในการทำอย่างนั้นอีกเป็นครั้งที่สอง
แม้ว่าคนไข้โรคอัลไซเมอร์จะจำไม่ได้ว่าเคยฝึกงานนี้แล้ว
แต่ก็จะมีประสิทธิภาพในการวาดภาพ (ที่พบในการวาดในครั้งต่อ ๆ ไป) ที่เป็นปกติ
งานนี้แม้จะเป็นงานเรียนรู้โดยความน่าจะเป็นแต่ก็มีการให้ผู้ร่วมการทดลองแสดงด้วยว่า  ใช้อะไรเป็นกลยุทธ์ในการไขปัญหา
คือเป็นงานที่อาศัยประชานแต่เกิดการเรียนรู้โดยกระบวนวิธีเป็นงานที่ใช้สิ่งเร้าหลายแบบ (เช่นรูปร่างและสี) โดยมีการให้ไพ่พยากรณ์อากาศชุดหนึ่งกับผู้ร่วมการทดลอง  ที่ประกอบด้วยรูปร่างและสีต่าง ๆ ซึ่งผู้ร่วมการทดลองต้องอาศัยในการพยากรณ์อากาศหลังจากผู้ร่วมการทดลองทำการพยากรณ์ก็จะได้รับข้อมูลป้อนกลับ  (ว่าถูกผิดแค่ไหน)  แล้วก็ให้ทำการจัดประเภทอาศัยข้อมูลป้อนกลับนั้นยกตัวอย่างเช่น  จะแสดงไพ่ชุดหนึ่งให้กับผู้ร่วมการทดลองเพื่อให้พยากรณ์ว่าชุดที่ให้นั้นแสดงว่าจะมีอากาศดีหรือไม่ดี
ผลอากาศจะเป็นอย่างไรจะเป็นไปตามกฏความน่าจะเป็นที่อาศัยไพ่แต่ละแผ่น
ผลงานวิจัยพบว่า  คนไข้ภาวะเสียความจำสามารถเรียนรู้งานนี้ (คือยังมีการเรียนรู้โดยกระบวนวิธี) แต่จะมีปัญหาเกี่ยวกับเรียนรู้ในช่วงหลัง ๆ (ที่มีการเรียนรู้เกิน ~50 ครั้ง) เทียบกับกลุ่มควบคุม
มีองค์ประกอบหลายอย่างที่มีบทบาทในการทำงานให้ดี  คือ
แม้ว่าทุกองค์ประกอบจะสำคัญ  แต่องค์แต่ละองค์จะสำคัญไม่เท่ากันขึ้นอยู่กับกระบวนวิธีและทักษะที่ต้องใช้  สิ่งแวดล้อม  และเป้าหมายของการกระทำ
โดยใช้องค์ประกอบต่าง ๆ เหล่านี้ในการเปรียบเทียบผู้เชี่ยวชาญกับมือสมัครเล่นทั้งในเรื่องทักษะทางประชานและทักษะทางการรับรู้-การเคลื่อนไหว (sensorimotor) นักวิจัยได้ทำความเข้าใจใหม่ ๆ เป็นอันมากว่า  องค์ประกอบอะไรทำให้ผู้เชี่ยวชาญมีความชำนาญ  และองค์ประกอบอะไรที่มือสมัครเล่นไม่มี
หลักฐานบอกเป็นนัยว่า  สิ่งที่มักจะมองข้ามเกี่ยวกับเรื่องความชำนาญของทักษะ ก็คือกลไกความใส่ใจในการใช้ความจำเชิงกระบวนวิธีที่มีประสิทธิภาพในเวลาที่กำลังทำกิจด้วยทักษะนั้นอยู่
ผลงานวิจัยบอกเป็นนัยว่า  ในระยะต้น ๆ ของการเรียนรู้ทักษะใหม่  การปฏิบัติการจะเป็นไปตามขั้นตอนต่าง ๆ ที่อยู่ในความจำใช้งาน  และแต่ละขั้นตอนจะได้รับการใส่ใจทีละขั้นตอน ๆปัญหาที่เกิดขึ้นก็คือว่า  ความใส่ใจเป็นทรัพยากรที่มีอยู่จำกัด
ดังนั้น  กระบวนการควบคุมที่ทำไปตามขั้นตอนอย่างนี้  ต้องใช้สมรรถภาพของระบบการใส่ใจ
ซึ่งลดความสามารถของผู้กระทำที่จะโฟกั้สที่จุดอื่น ๆ ของการทำงานนั้น
เช่นการตัดสินใจ  ทักษะเคลื่อนไหวที่ละเอียด  การตรวจดูพละกำลังของตน  และการมองงานโดยภาพรวม
แต่ว่า  เมื่อเกิดการฝึกบ่อย ๆ ความรู้เชิงกระบวนวิธีก็จะเจริญขึ้น  ทำให้สามารถทำงานโดยไม่ต้องใช้ความจำใช้งาน  และดังนั้นทักษะจึงทำงานไปได้โดยอัตโนมัติและนี่เป็นผลดีต่อประสิทธิภาพของการทำงานโดยองค์รวม
คือเพราะว่าไม่ต้องใส่ใจหรือคอยตรวจเช็คทักษะการทำงานขั้นพื้นฐาน
ดังนั้นจึงสามารถทำความใส่ใจในกระบวนการอื่น ๆ ได้เพิ่มยิ่งขึ้น
เป็นสิ่งที่ปรากฏชัดเจนแล้วว่า  ทักษะที่มีการฝึกหัดในระดับสูงเป็นทักษะที่มีการปฏิบัตการอย่างอัตโนมัติ
เป็นทักษะที่เกิดขึ้นเมื่อเกิดความจำเป็น  ที่รับการสนับสนุนโดยความจำเชิงกระบวนวิธีโดยแทบไม่ต้องมีความใส่ใจ
และโดยทำงานเป็นอิสระจากความจำใช้งาน  (working memory)
แต่ว่าผู้เชี่ยวชาญที่มีความชำนาญอย่างยิ่งบางครั้งก็ยังสามารถทำการผิดพลาดได้ในสถานการณ์ที่มีความกดดันสูง
ปรากฏการณ์นี้เรียกในภาษาอังกฤษว่า "choking" (แปลว่า  การสำลัก  เป็นคำอุปมาใช้แสดงการทำกิจอย่างย่ำแย่ภายใต้แรงกดดัน  ทำในลักษณะที่ไม่น่าเป็นไปได้เพราะเหตุที่ได้ฝึกมาแล้วเป็นอย่างดี)
และเป็นตัวอย่างยกเว้นที่น่าสนใจเกี่ยวกับกฏธรรมชาติโดยรวม ๆ อย่างหนึ่งว่า 
ทักษะที่ฝึกมาอย่างดีแล้วจะทนทานต่อความเสื่อมได้ใต้สถานการณ์ต่าง ๆ มากมาย
แม้ว่ายังไม่เข้าใจกันดี  แต่ก็เป็นที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางแล้วว่า  เหตุของปรากฏการณ์นี้ก็คือความกดดันเพื่อจะทำให้ดี
ซึ่งมีการกำหนดว่า  เป็นความต้องการที่ประกอบด้วยความวิตกกังวลที่จะทำการให้ได้ดีเยี่ยมในสถานการณ์หนึ่ง ๆปรากฏการณ์นี้มักเป็นเรื่องเกี่ยวกับทักษะการเคลื่อนไหว
และตัวอย่างที่สามัญที่สุดที่เห็นได้จริง ๆ อยู่ในวงกีฬา
คือ  นักกีฬาระดับโปรที่ฝึกมาอย่างดีแล้วกลับเกิดการกระทำพลิกล็อกภายใต้ความกดดันคือทำกิจนั้น ๆ แย่จนกระทั่งว่า  ขณะนั้นเหมือนกับมือสมัครเล่น
แต่ปรากฏการณ์นี้ก็เกิดขึ้นได้ในทักษะรูปแบบอื่น ๆ ที่ต้องใช้ความสามารถทางประชานทางภาษา  หรือทางการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนอื่น ๆ
มีทฤษฎี  "เพ่งเล็งตน"  (Self-focus) ต่าง ๆ ที่บอกเป็นนัยว่า  ความกดดันจะเพิ่มความวิตกกังวลและความสำนึกตน (self-consciousness) ในการที่จะทำกิจให้ถูกต้อง
ซึ่งเพิ่มระดับความใส่ใจที่ให้กับกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการปฏิบัติกิจนั้น ๆและความใส่ใจในวิธีเป็นขั้นเป็นตอนนี้แหละที่เข้าไปรบกวนทักษะที่ฝึกมาอย่างดีแล้วที่กลายเป็นการกระทำอัตโนมัติไปแล้ว
ทำให้สิ่งที่ก่อนหน้านี้ไม่ต้องใช้ความพยายามไม่ต้องจงใจเพื่อที่จะระลึกถึงวิธีการปฏิบัติในความจำเชิงกระบวนวิธี  กลายเป็นเรื่องที่ทำได้อย่างช้า ๆ ที่ต้องทำโดยเจตนา
มีหลักฐานที่แสดงว่า  ทักษะยิ่งกลายเป็นกระบวนการอัตโนมัติเท่าไร  ก็จะยิ่งทนทานต่อสิ่งรบกวน  ต่อความกดดันที่จะทำให้ดี  และต่อปรากฏการณ์ choking ยิ่งขึ้นเท่านั้น
เป็นหลักฐานที่แสดงว่า  ความจำเชิงกระบวนวิธีมีเสถียรภาพของที่เหนือกว่าความจำอาศัยเหตุการณ์นอกจากการฝึกซ้อมเพื่อให้เกิดความเป็นไปโดยอัตโนมัติของทักษะแล้ว
การฝึกบริหาร self-consciousness (ความสำนึกว่าตนเป็นเป้าหมายความสนใจของผู้อื่นที่ทำให้เกิดความประหม่า) ก็จะช่วยในการลดปรากฏการณ์ choking ในสถานการณ์ที่กดดันอีกด้วย
ปรากฏการณ์นี้มีฐานในสมมติฐานว่า  การลดระดับหรือการเปลี่ยนเป้าหมายความใส่ใจในเรื่องที่กำลังมีการเข้ารหัสและเก็บไว้ในความจำ
จะลดทั้งคุณภาพและปริมาณของสิ่งที่จำได้ ในความจำชัดแจ้งที่บอกให้ผู้อื่นรู้ได้
ดังนั้น  ถ้าทักษะที่ฝึกมาอย่างดีแล้วอยู่ในรูปแบบของความจำเชิงกระบวนวิธี  และการค้นคืนเพื่อทำการปฏิบัติภายหลังเกิดขึ้นโดยจิตใต้สำนึก  (ไม่ได้อยู่ในความควบคุม)  และเป็นกระบวนการอัตโนมัติ
ก็ควรจะมีหลักฐานแสดงว่า  การระลึกได้โดยชัดแจ้งถึงเหตุการณ์ต่าง ๆ ระหว่างที่มีการปฏิบัติการโดยอัตโนมัติจะลดระดับลง
มีตัวอย่างหนึ่งที่เกิดขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้
หลังจากเกมที่นายซิดนี่ย์ ครอสบี้ยิงประตูสหรัฐในช่วงนอกเวลาได้  มีผลให้ทีมแคแนดาชนะเหรียญทองกีฬาฮอกกี้น้ำแข็งในงานโอลิมปิกฤดูหนาว 2010นักข่าวคนหนึ่งได้ทำการสัมภาษณ์ครอสบี้ขณะยังอยู่บนลานน้ำแข็ง  โดยเริ่มต้นว่า
“ซิด  ถ้าเป็นไปได้  บอกหน่อยว่ายิงเข้าโกล์ได้อย่างไร”
ส่วนครอสบี้ตอบว่า  “ผมจำไม่ค่อยได้หรอก  ผมก็ยิงประตูนั่นแหละ  น่าจะจากแถว ๆ นี้  ผมจำได้แค่นี้แหละ..."มีข่าวว่า  มีชาวแคแนดาถึง 16.6 ล้านคนที่ดูการยิงประตูของครอสบี้
และน่าจะเป็นจริงว่า  คนแคแนดาส่วนมากจะสามารถจำรายละเอียดเหตุการณ์นี้ได้อย่างง่าย ๆ  แต่ไม่ใช่ตัวครอสบี้เอง
เพราะว่า  เขาตกอยู่ในภาวะของระบบอัตโนมัติจนกระทั่งว่า  เกิดการระงับสมรรถภาพในความจำชัดแจ้งของเขา
striatum ส่วนบนด้านข้าง  (dorsolateral) ซึ่งเป็นส่วนของระบบbasal gangliaมีความสัมพันธ์กับการสร้างนิสัยและเป็นนิวเคลียสประสาทหลักที่เชื่อมต่อกับความจำเชิงกระบวนวิธี
ส่วนการเชื่อมต่อแบบเร้าจากCNSส่วน afferent จะช่วยในการควบคุมการทำงานของวงจรประสาทใน basal ganglia
และโดยหลัก ๆ แล้ว  จะมีวิถีประสาทประมวลผลขนานกันคู่หนึ่งที่ออกจาก striatum
ซึ่งทำงานเป็นปฏิปักษ์กันในการควบคุมการเคลื่อนไหว
และเป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับระบบที่ทำกิจอื่น ๆ ที่จำเป็น
ในบรรดาวิถีประสาทขนานนั้น  วิถีประสาทหนึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยตรง  ส่วนอีกวิถีหนึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยอ้อม  และทั้งสองทำงานร่วมกันเป็นวงวนป้อนกลับ  (feedback loop)  โดยกิจ
คือมีวงจรป้อนกลับมาที่ striatum จากส่วนอื่น ๆ ของสมอง
รวมทั้งจากคอร์เทกซ์ในระบบลิมบิกซึ่งเป็นศูนย์อารมณ์, 
striatum ด้านล่าง  (ventral) ที่เป็นศูนย์รางวัล (reward-center), 
และเขตสั่งการสำคัญอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหววงวนหลักที่มีบทบาทในทักษะการเคลื่อนไหวของความจำเชิงกระบวนการ  ปกติเรียกว่า cortex-basal ganglia-thalamus-cortex loop (วงวนคอร์เทกซ์-basal ganglia-ทาลามัส-คอร์เทกซ์)
striatum เป็นส่วนพิเศษในสมองเพราะไม่มีนิวรอนเกี่ยวข้องกับสารกลูตาเมตที่พบโดยทั่วไปทั้งสมอง
แต่กลับมีนิวรอนแบบยับยั้งแบบพิเศษเกี่ยวข้องกับสาร GABA ที่เรียกว่า  "medium spiny neuron" ในระดับความหนาแน่นสูงวิถีประสาทขนานคู่ที่พูดถึง  ที่ดำเนินไปจากและกลับมาที่ striatum ก็มีนิวรอนพิเศษประเภทนี้เช่นกัน
นิวรอนเหล่านี้ทั้งหมดไวต่อสารสื่อประสาทต่าง ๆ  
และมีหน่วยรับความรู้สึก(receptor) ต่าง ๆ ที่สมควรกับสารสื่อประสาทรวมทั้ง dopamine receptor (DRD1, DRD2), Muscarinic receptor (M4) และ Adenosine receptor (A2A)
มี interneuron อื่น ๆ ที่สื่อสารกับ spiny neuron ของ striatum ถ้ามีสารสื่อประสาท acetylcholine จาก somatic nervous system ซึ่งเป็นส่วนของระบบประสาทส่วนปลายที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนไหวใต้อำนาจจิตใจผ่านกล้ามเนื้อโครงร่าง
ความเข้าใจปัจจุบันของกายวิภาคและสรีรภาพของสมองบอกเป็นนัยว่า  
สภาพพลาสติกของนิวรอนใน striatum เป็นเหตุที่ยังให้วงจรประสาทต่าง ๆ ใน basal ganglia สามารถสื่อสารกับโครงสร้างต่าง  ๆ
และทำกิจประมวลผลเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี
ซีรีเบลลัมมีบทบาทในการปรับปรุงการเคลื่อนไหวและในการปรับปรุงความคล่องแคล่วของการเคลื่อนไหวที่พบในทักษะเชิงกระบวนวิธีเช่นการวาดภาพ  การเล่นเครื่องดนตรี  และการเล่นกีฬา
ความเสียหายต่อสมองเขตนี้สามารถขัดขวางการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวใหม่ ๆ 
นอกจากนั้นแล้ว  ผลงานทดลองที่วัดการสัมพันธ์ในปี ค.ศ. 2008 พบว่า  เขตนี้มีบทบาทในการทำการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีให้สามารถเป็นไปได้โดยอัตโนมัติ
ความคิดใหม่ ๆ ในวงวิทยาศาสตร์เสนอว่า  คอร์เทกซ์ส่วนซีรีเบลลัมอาจมีสิ่งที่สืบหากันมากที่สุดในเรื่องของระบบความจำ 
เป็นสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่า  "engram"  ซึ่งเป็นส่วนของระบบชีวภาพที่เก็บความจำ
คือ  ร่อยรอยความจำ  (memory trace) ในส่วนเบื้องต้นเชื่อกันว่ามีการสร้างขึ้นที่เขตนี้แล้วจึงส่งออกไปยังนิวเคลียสในสมองอื่น ๆ เพื่อการทำให้มั่นคง  (consolidation) โดยผ่านใยประสาทขนานของเซลล์ Purkinje cells ซึ่งอยู่ในซีรีเบลลัม
ระบบลิมบิกเป็นกลุ่มเขตพิเศษต่าง ๆ ในสมองที่ทำงานร่วมกันในกระบวนการต่าง ๆ เกี่ยวกับอารมณ์แรงจูงใจ  (motivation)การเรียนรู้และความจำมีความคิดในปัจจุบันว่า  ระบบลิมบิกมีกายวิภาคร่วมกับส่วนหนึ่งของ neostriatum ซึ่งได้รับเครดิตอยู่แล้วว่า  มีบทบาทสำคัญในการควบคุมความจำเชิงกระบวนวิธี.
แม้ว่าจะเชื่อกันมาก่อนว่าเป็นส่วนที่ทำกิจต่างกัน  เขตสำคัญในสมองที่ริมด้านหลังของ striatum กลับพบในปี ค.ศ. 2000 ว่ามีความสัมพันธ์กับความจำ  เป็นเขตที่เริ่มจะเรียกกันว่า marginal division zone (MrD)
โปรตีนพิเศษที่เยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับระบบลิมบิกมีอยู่อย่างหนาแน่นในโครงสร้างที่สัมพันธ์กัน  และแพร่ไปทางbasal gangliaพูดอย่างง่าย ๆ ก็คือ  การทำงานของเขตสมองที่มีการปฏิบัติการประสานกันเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี  จะสามารถติดตามได้โดยโปรตีนพิเศษที่เยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับระบบลิมบิกนี้  โดยใช้เทคนิคประยุกต์ของงานวิจัยทาง immunohistochemistry และทางอณูชีววิทยา
โดพามีนเป็นสารควบคุมประสาท  (neuromodulator) อย่างหนึ่งที่รู้กันว่ามีบทบาทเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี
มีหลักฐานที่แสดงว่า  โดพามีนอาจจะมีอิทธิพลต่อสภาพพลาสติกของระบบความจำต่าง ๆ โดยปรับการประมวลผลของสมอง
เมื่อสถานการณ์สิ่งแวดล้อมเกิดการเปลี่ยนแปลง  ซึ่งทำให้บุคคลต้องเลือกพฤติกรรมที่จะทำ  หรือต้องทำการตัดสินใจหลาย ๆ อย่างโดยรวดเร็ว
เป็นสิ่งที่สำคัญอย่างยิ่งในกระบวนการการเดินหนที่ปรับตัวได้  (adaptive navigation)
ซึ่งช่วยให้เขตสมองต่าง ๆ สามารถทำการตอบสนองร่วมกันในสถานการณ์ใหม่ ๆ ที่มีสิ่งเร้าและองค์ประกอบต่าง ๆ ที่ไม่คุ้นเคย  และสามารถทำให้เกิดการปรับการตอบสนองทางพฤติกรรมให้เหมาะสมกับสถานการณ์ผ่านการเรียนรู้วิถีประสาทโดพามีนมีอยู่กระจายทั่วไปในสมองซึ่งยังให้เกิดการประมวลผลแบบขนานในโครงสร้างต่าง ๆ มากมายโดยพร้อม ๆ กัน
ผลงานวิจัยในปัจจุบันระบุวิถีประสาทโดพามีนที่เชื่อมต่อ ventral tagmentum-เปลือกสมอง-ระบบลิมบิก(mesocorticolimbic pathway) ว่าเป็นส่วนที่มีบทบาทมากที่สุดในการเรียนรู้ที่เกิดรางวัล  (reward learning)  และที่ปรับสภาพของจิต
ผลงานวิจัยในปี ค.ศ. 2006 ช่วยอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความจำเชิงกระบวนวิธีการเรียนรู้และสภาพพลาสติกของไซแนปส์ในระดับโมเลกุล
งานวิจัยหนึ่งใช้สัตว์เล็ก ๆ ที่ไม่มีแฟ็กเตอร์การถอดรหัส (transcription factor) ตระกูล CREB ในระดับที่ปกติเพื่อตรวจดูการประมวลข้อมูลใน striatum ในระหว่างการเรียนรู้แบบต่าง ๆ 
แม้ว่าจะยังไม่เป็นที่เข้าใจกันดี  ผลงานทดลองแสดงว่า  การทำงานของ CREB ที่ไซแนปส์จำเป็นเพื่อที่จะเชื่อมต่อการเรียนรู้  (acquisition)  กับการเก็บ  (storage)  ของความจำเชิงกระบวนวิธี
การศึกษาเรื่องโรคต่าง ๆ เป็นสิ่งสำคัญในการสร้างความเข้าใจในระบบความจำต่าง ๆ 
เพราะว่า  ความสามารถและความบกพร่องทางความจำของคนไข้โรคต่าง ๆ มีบทบาทสำคัญในการแสดงว่า
ความจำระยะยาวจริง ๆ แล้วเป็นความจำประเภทต่าง ๆ กัน  หรือโดยเฉพาะก็คือ  เป็นความจำเชิงประกาศ(declarative memory)  และความจำเชิงกระบวนวิธี (procedural memory)
นอกจากนั้นแล้ว  คนไข้ก็มีความสำคัญในการแสดงโครงสร้างต่าง ๆ ของสมองที่เป็นฐานเครือข่ายประสาทของความจำเชิงกระบวนวิธี
ผลงานวิจัยในปัจจุบันแสดงว่า  ปัญหาความจำเชิงกระบวนวิธีของคนไข้อัลไซเมอร์อาจมีเหตุมาจากความเปลี่ยนแปลงในการทำงานของเอนไซม์ในเขตสมองที่ทำหน้าที่รวบรวมความจำเช่นเขตฮิปโปแคมปัสเอนไซม์โดยเฉพาะที่มีบทบาทในความเปลี่ยนแปลงเหล่านั้นเรียกว่า  acetylcholinesterase (AchE)
ซึ่งอาจจะได้รับผลกระทบจากแนวโน้มทางกรรมพันธุ์เกี่ยวกับหน่วยรับความรู้สึก(receptor) ที่อยู่ในสมองที่มีบทบาทในระบบภูมิคุ้มกันเป็นหน่วยรับความรู้สึกที่เรียกว่า  histamine H1 receptor
งานวิจัยเหล่านั้นพบด้วยว่าสารสื่อประสาทต่าง ๆ คือโดพามีนเซโรโทนินและ acetylcholine มีระดับที่ต่าง ๆ กันในซีรีเบลลัมของคนไข้
งานวิจัยในปี ค.ศ. 2008 เสนอความคิดว่า  ระบบฮิสตามีนอาจเป็นเหตุของความบกพร่องทางประชานที่พบในคนไข้  และของปัญหาความจำเชิงกระบวนวิธีที่อาจเกิดขึ้นเนื่องจากความผิดปกติทางจิต (psychopathology)
โรคในระบบประสาทกลางที่เรียกว่า   Tourette syndrome  (ความผิดปกติที่มีอาการกล้ามเนื้อกระตุกชนิดเคลื่อนไหวหลายชนิดร่วมกับชนิดเปล่งเสียง)  โดยคล้ายกับโรคเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธีมากมายอื่น ๆ มีความเกี่ยวข้องกับความเปลี่ยนแปลงในเขตใต้คอร์เทกซ์ที่สัมพันธ์กันที่เรียกว่า  striatum
เขตนี้และวงจรประสาทอื่น ๆ ที่ทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดจากbasal gangliaได้รับผลกระทบทั้งโดยโครงสร้างและโดยกิจในคนไข้โรคนี้  
บทความที่มีอยู่ในปัจจุบันเกี่ยวกับประเด็นนี้แสดงหลักฐานว่า  มีรูปแบบพิเศษหลายหลากของความจำเชิงกระบวนวิธี
โดยมีส่วนที่น่าสนใจว่า  รูปแบบความจำเชิงกระบวนวิธีที่มีผลกระทบมากที่สุดที่สามัญที่สุดของคนไข้ Tourette Syndrome
เป็นเรื่องเกี่ยวกับกระบวนการเรียนรู้ทักษะที่เชื่อมสิ่งเร้ากับการตอบสนองในช่วงการเรียนรู้ (เช่นใน  probabilistic classification task เช่นงานพยากรณ์อากาศ)
ระบบประสาทต่าง ๆ ที่มีบทบาทในความจำเชิงกระบวนวิธีมักเป็นเป้าหมายของเชื้อเอชไอวีโดยส่วน striatum เป็นโครงสร้างที่ได้รับผลอย่างเห็นได้ชัดที่สุดงานวิจัยที่ใช้MRIแสดงความฝ่อในเขตใต้คอร์เทกซ์ส่วนbasal gangliaและความผิดปกติของเนื้อขาว(white matter) ในเขตต่าง ๆ ที่สำคัญต่อทั้งความจำเชิงกระบวนวิธีและทักษะการเคลื่อนไหวงานวิจัยประยุกต์ที่ใช้งานทดสอบต่าง ๆ เพื่อตรวจสอบความจำเชิงกระบวนวิธีเช่น pursuit rotor, การวาดรูปดาวโดยดูในกระจก, และการพยากรณ์อากาศ (โดยความน่าจะเป็นของไพ่ที่แสดง) แสดงว่า
คนไข้เอชไอวีทำงานได้แย่กว่าคนปกติซึ่งบอกเป็นนัยว่า  สมรรถภาพที่แย่กว่าโดยทั่ว ๆ ไปในงานต่าง ๆ เกิดจากความเปลี่ยนแปลงเฉพาะอย่าง ๆ ในสมองที่เกิดจากโรค
แม้ว่าจะเป็นโรคที่มีผลโดยตรงต่อเขต striatum ต่าง ๆ ของสมองที่ใช้ในความจำเชิงกระบวนวิธี
คนไข้โรคฮันติงตันโดยส่วนใหญ่กลับไม่แสดงปัญหาทางความจำเหมือนกับบุคคลอื่นที่มีโรคต่าง ๆ ในสมองที่มีผลต่อ striatumแต่ว่าในคนไข้ระยะท้าย ๆ จะมีความเสียหายต่อความจำเชิงกระบวนวิธีที่เกิดจากความเสียหายต่อวิถีประสาทสำคัญต่าง ๆ ที่ช่วยการสื่อสารระหว่างเขตต่าง ๆ ใต้เปลือกสมองข้างใน  (inner subcortical) กับเขตต่าง ๆ ในprefrontal cortex
งานวิจัยที่ใช้การสร้างภาพในสมอง  (neuroimaging)  แสดงว่าคนไข้โรคย้ำคิดย้ำทำ (Obsessive compulsive disorder ตัวย่อ OCD) ทำงานต่าง ๆ ที่ทดสอบความจำเชิงกระบวนวิธีได้ดีกว่าเพราะว่ามีการทำงานเกินกว่าปกติที่สังเกตเห็นได้ในโครงสร้างต่าง ๆ ใน striatum โดยเฉพาะในวงจรประสาทที่เชื่อมกับสมองกลีบหน้า (frontostriatal circuit)
งานวิจัยเหล่านี้แสดงว่า  ความจำเชิงกระบวนวิธีของคนไข้ OCD ดีกว่าปกติในระยะการเรียนรู้เบื้องต้น
เป็นที่รู้กันแล้วว่าโรคพาร์กินสันมีผลต่อเขตสมองต่าง ๆ ในสมองกลีบหน้าโดยเฉพาะ
ข้อมูลวิทยาศาสตร์ปัจจุบันบอกเป็นนัยว่า  ปัญหาสมรรถภาพความจำที่เห็นได้ชัดในคนไข้  เกิดจากการควบคุมโดยวงจรวงจรประสาทที่เชื่อมสมองกลีบหน้ากับ striatum (frontostriatal circuit) ที่ผิดปกติคนไข้โรคพาร์กินสันบ่อยครั้งประสบความยากลำบากเกี่ยวกับเรื่องลำดับการกระทำที่ต้องใช้ในระยะการเรียนรู้หลักฐานอื่น ๆ แสดงด้วยว่า  เครือข่ายประสาทต่าง ๆ ของสมองกลีบหน้ามีความเกี่ยวข้องกับกิจบริหาร(executive function) และจะเกิดการทำงานเมื่อคนไข้ต้องทำงานบางอย่าง
ซึ่งแสดงว่า  frontostriatal circuit เป็นวงจรอิสระแต่สามารถทำงานร่วมกับเขตอื่น ๆ ในสมองซึ่งช่วยในกิจต่าง ๆ เช่นการใส่ใจคือการตั้งสมาธิ
งานวิจัยที่ใช้MRIแสดงว่าคนไข้โรคจิตเภทที่ไม่ทานยารักษามี putamen ขนาดเล็กกว่าปกติ putamen เป็นส่วนของ striatum ที่มีบทบาทที่สำคัญยิ่งในความจำเชิงกระบวนวิธีงานวิจัยอื่น ๆ พบว่า  คนไข้โรคจิตเภทมีการสื่อสารที่ไม่เหมาะสมระหว่างbasal gangliaกับส่วนรอบ ๆ extrapyramidal system  
ซึ่งรู้กันว่า  มีบทบาทอย่างใกล้ชิดกับระบบสั่งการ  (motor system) และการประสานการเคลื่อนไหวความเชื่อล่าสุดก็คือว่า  ปัญหาการทำกิจใน striatum ของคนไข้โรคจิตเภทไม่มีนัยสำคัญพอที่จะทำการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีให้เสียหายอย่างรุนแรง
แต่ว่า  ก็ยังมีหลักฐานที่แสดงว่า  ความเสียหายจะสำคัญพอที่จะสร้างปัญหาการพัฒนาทักษะจากการฝึกช่วงหนึ่งไปยังอีกช่วงหนึ่ง
โดยทั่ว ๆ ไปแล้ว  งานวิจัยเกี่ยวกับผลของยาต่อความจำเชิงกระบวนวิธียังมีน้อย
ซึ่งเป็นผลจากความจริงว่า  ความจำเชิงกระบวนวิธีเป็นความจำโดยปริยายและดังนั้นจึงยากที่จะทดสอบ
ไม่เหมือนกับความจำเชิงประกาศซึ่งชัดเจนกว่าและสามารถทดสอบได้ง่ายกว่าเพื่อกำหนดผลของยา
แม้ว่าผลของแอลกอฮอล์จะได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางโดยเฉพาะต่อความจำชัดแจ้งแต่ก็ยังมีงานวิจัยน้อยงานที่ตรวจสอบผลของแอลกอฮอล์ต่อความจำเชิงกระบวนวิธี
งานวิจัยโดยพิเท็ลและคณะแสดงว่า  โรคพิษสุรา (alcoholism) ขัดขวางสมรรถภาพในการเรียนรู้ความรู้เชิงความหมายใหม่  ๆ
ในงานวิจัยนี้  แม้ว่าจะมีความรู้เชิงความหมายที่เกิดการเรียนรู้บ้าง  แต่ว่า  ทักษะที่เรียนรู้ผ่านความจำเชิงกระบวนวิธีจะไม่พัฒนาไปถึงระยะอัตโนมัติ
เหตุผลที่เป็นไปได้ของเรื่องนี้ก็คือ  คนไข้โรคพิษสุราใช้กลยุทธ์ในการเรียนรู้ที่แย่กว่าคนปกติ
เป็นเรื่องที่ชัดเจนว่า  การเสพโคเคนเป็นระยะเวลานานเปลี่ยนแปลงโครงสร้างต่าง ๆ ในสมอง
ผลงานวิจัยแสดงว่า  โครงสร้างทางสมองที่เกิดผลโดยตรงกับการเสพโคเคนในระยะยาวก็คือ
มีเลือดไปเลี้ยงสมองต่ำกว่าปกติ  (hypoperfusion) ในสมองกลีบหน้าในเขต periventricular และในเขตเชื่อมต่อกันของสมองกลีบขมับและสมองกลีบข้าง(temporal-parietal)ซึ่งล้วนแต่เป็นโครงสร้างที่มีบทบาทในระบบความจำต่าง ๆ
นอกจากนั้นแล้ว  โคเคนยังทำให้เกิดผลที่ไม่น่าปรารถนาคือเข้าไปขัดขวางหน่วยรับความรู้สึกประเภท DRD1 dopamine receptor ใน striatum
มีผลให้เกิดระดับโดพามีนที่สูงขึ้นในสมองหน่วยรับความรู้สึกเหล่านี้สำคัญต่อการทำความจำเชิงกระบวนวิธีให้มั่นคง
ระดับโดพามีนที่สูงขึ้นในสมองเนื่องจากการเสพโคเคนจะเหมือนกับที่พบในคนไข้โรคจิตเภท
มีงานวิจัยที่ได้เปรียบเทียบความบกพร่องทางความจำที่เหมือนกันในกรณีทั้งสองเพื่อที่จะทำความเข้าใจเกี่ยวกับเครือข่ายประสาทของความจำเชิงกระบวนวิธี
งานวิจัยหลายงานในหนูพบว่า  เมื่อให้โคนเคนระดับ trace (คือมีปริมาณน้อยมาก) กับหนู  ก็จะเกิดผลลบต่อระบบความจำเชิงกระบวนวิธี
คือโดยเฉพาะแล้ว  หนูจะไม่สามารถทำการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวให้มั่นคงงานวิจัยต่อ ๆ มาแสดงว่า  การเว้นจากโคเคนมีความสัมพันธ์ต่อสมรรถภาพที่ดีขึ้นในการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวที่สามารถดำรงเสถียรภาพอยู่ได้นาน  (วิลเฟร็ดและคณะ) คือผลเสียต่อกายภาพที่เกิดจากการเสพโคเคนสามารถฟื้นตัวขึ้นได้บ้างเมื่อเลิกเสพ
ยาประเภท psychostimulant ทำงานโดยออกฤทธิ์ที่หน่วยรับความรู้สึกของโดพามีน  (dopamine receptor)  มีผลทำให้เกิดสมาธิที่สูงขึ้นหรือทำให้เกิดความสุข
การใช้ยาประเภท psychostimulant ยังแพร่หลายทั่วไปเพื่อการบำบัดรักษาต่าง ๆ  เช่นเพื่อโรคสมาธิสั้นนอกจากนั้นแล้ว  ยังมีการใช้ยาประเภทนี้บ่อยครั้งเพิ่มขึ้นอีกด้วยในปัจจุบันในกลุ่มชนต่าง ๆ เช่นเด็กนักเรียนมหาวิทยาลัย (ในประเทศสหรัฐอเมริกา) เพื่อให้สามารถเรียนได้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
หรืออาจใช้เสพเพราะทำให้เกิดความสุขซึ่งเป็นผลข้างเคียงของยา
ผลงานวิจัยแสดงว่า  เมื่อไม่ได้ใช้โดยวิธีที่ไม่ควร  ยาประเภทนี้ช่วยในการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธี
คือแสดงว่า  ยาเช่น d-amphetamineช่วยลดเวลาการตอบสนอง
และเพิ่มระดับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีเมื่อเปรียบเทียบกับกลุ่มควบคุม
และกับกลุ่มที่ให้ยาระงับอาการทางจิตเช่น haloperidol ทดสอบโดยงานเกี่ยวกับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีต่าง ๆแม้ว่าความจำเชิงกระบวนวิธีจะดีขึ้นในกลุ่มที่ให้ยาประเภท psychostimulant ในระดับ trace (คือน้อยมาก)
นักวิจัยจำนวนมากก็ยังพบว่า  ความจำประเภทนี้จะเกิดปัญหาเมื่อใช้ยาผิด ๆซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ให้ไอเดียว่า  สำหรับการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีในระดับที่ดีสุด  ระดับของโดพามีนจะต้องมีความสมดุล
มีความชัดเจนว่า  การฝึกซ้อมเป็นกระบวนการที่สำคัญในการเรียนรู้ทักษะและการทำทักษะให้สมบูรณ์
โดยผลงานวิจัยที่มีมากว่า 40 ปีแล้ว  เป็นเรื่องที่ชัดเจนในทั้งมนุษย์และสัตว์ว่า  การสร้างความจำทุกประเภทเกิดการเพิ่มสมรรถภาพเพราะเหตุสภาวะในสมองที่มีในช่วงนอนหลับ
นอกจากนั้นแล้ว  มีหลักฐานแสดงอย่างสม่ำเสมอในมนุษย์ว่า การนอนช่วยกระบวนการสร้างความจำเชิงกระบวนวิธี
เพราะเหตุของกระบวนการทำความจำให้มั่นคง (consolidation)
โดยเฉพาะเมื่อมีการนอนหลับทันทีหลังจากระยะแรกของการสร้างความจำ  (คือการเรียนรู้)
การทำความจำให้มั่นคงเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนความจำใหม่ ๆ จากสภาพที่ยังเปราะบางไปเป็นสภาพที่ทนทานมีเสถียรภาพยิ่งขึ้น
ก่อนหน้านี้  เชื่อกันมานานว่า  การทำความจำเชิงกระบวนวิธีให้มั่นคงเกิดขึ้นเพียงแค่เพราะเหตุแห่งกาลเวลาแต่งานวิจัยเร็ว ๆ นี้เช่นในปี ค.ศ. 2002 แสดงว่า  มีการเรียนรู้บางแบบที่กระบวนการทำความจำให้มั่นคงเกิดการเพิ่มสมรรถนะขึ้นเฉพาะในเวลานอนหลับเท่านั้นแต่ว่า  สำคัญที่จะสังเกตว่า  ไม่ใช่การนอนหลับอย่างไรก็ได้ที่เพียงพอที่จะทำความจำนี้ให้ดี  ที่จะทำประสิทธิภาพของทักษะเมื่อรับการทดสอบภายหลังให้ดีขึ้น
และจริง ๆ แล้ว  ในประเด็นเรื่องทักษะการเคลื่อนไหว  มีหลักฐานที่แสดงว่า  ไม่ปรากฏสมรรถภาพที่ดีขึ้น  เมื่อการนอนเป็นแบบสั้น ๆ แบบ non-rapid eye movement (NREM ระยะ 2-4) เช่นการงีบหลับ
ส่วนการนอนหลับประเภท REM sleep ที่ติดตามระยะ slow-wave sleep (SWS คือระยะ 3-4 ซึ่งเป็นการหลับแบบ NREM ที่ลึกที่สุด)
พบว่าดีที่สุดในการเพิ่มสมรรถภาพของความจำเชิงกระบวนวิธี
โดยเฉพาะอย่างยิ่งถ้ามีในทันทีหลังจากการเรียนรู้ทักษะเบื้องต้น
คือโดยสรุปแล้ว  การนอนเต็มที่โดยไม่ขาดตอนทันทีหลังจากที่เรียนรู้ทักษะใหม่  จะทำให้เกิดการทำความจำให้มั่นคงที่ดีที่สุด
นอกจากนั้นแล้ว  ถ้าการนอนแบบ REM sleep เกิดการขาดตอน  ความจำเชิงกระบวนวิธีจะไม่ดีขึ้นแต่ว่า  สมรรถภาพที่ดีขึ้นย่อมเกิดขึ้นถ้านอนหลังการฝึกไม่ว่าจะเป็นกลางคืนหรือกลางวัน  ตราบเท่าที่มี SWS ติดตาม REM sleep
และก็พบด้วยว่าสมรรถภาพที่เพิ่มขึ้นของความจำมีความเฉพาะเจาะจงต่อสิ่งเร้าที่ได้เรียนรู้
(เช่น  การเรียนรู้วิธีวิ่งจะไม่มีผลเป็นการขี่จักรยานที่ดีขึ้น)สมรรถภาพในการทำงาน Wff ’n Proof Task,หอคอยแห่งฮานอย,
และการวาดรูปโดยมองเงากระจก (Mirror Tracing Task)ล้วนแต่เกิดดีขึ้นหลังจากการนอนแบบ REM sleep
ไม่ว่าทักษะจะเรียนโดยจงใจ (คือด้วยความใส่ใจมีจิตสำนึก)  หรือว่าจะเรียนโดยปริยาย  ทั้งสองล้วนมีผลที่เกิดจากการทำความจำให้มั่นคงในภายหลัง
คือผลงานวิจัยบอกเป็นนัยว่า  ความสำนึกที่เป็นไปโดยชัดแจ้งและความเข้าใจถึงทักษะที่กำลังเรียนจะเพิ่มสมรรถภาพของการทำความจำเชิงกระบวนวิธีให้มั่นคงในช่วงที่หลับผลนี้ไม่ค่อยน่าแปลกใจ  เพราะว่าเป็นเรื่องที่ยอมรับกันโดยทั่วไปแล้วว่า  ความตั้งใจ  (intention)  และความสำนึก (awareness) ในช่วงระหว่างการเรียนเพิ่มสมรรถภาพความจำเกือบทุกประเภท
นักวิจัยที่ Dalhousie University พบในปี ค.ศ. 2010 ว่า
ภาษาพูดที่ใช้คำช่วยหรือคำเติมหลัง  (หรือปัจจัย  เช่นภาษาบาลี)  ไม่ได้ใช้ลำดับของคำเพื่อจะอธิบายความสัมพันธ์ระหว่างคำประธานและผู้ถูกกระทำ  ต้องอาศัยความจำเชิงกระบวนวิธี
ส่วนภาษาที่ใช้ลำดับของคำต้องอาศัยความจำระยะสั้นเพื่อทำกิจเดียวกัน