กลีบขมับ

ความจำทางการเห็น

สมองกลีบขมับมีส่วนประกอบคือฮิปโปแคมปัสที่มีบทบาทสำคัญในการสร้างความจำระยะยาวแบบชัดแจ้ง (explicit long-term memory) โดยมีอะมิกดะลาเป็นตัวควบคุม.

การได้ยิน

ส่วนที่ติดกันของส่วนบน ส่วนล่าง และส่วนข้างของสมองกลีบขมับมีบทบาทในการประมวลผลของการได้ยินระดับสูง สมองกลีบขมับมีความเกี่ยวข้องในการได้ยินปฐมภูมิ และประกอบด้วยคอร์เทกซ์การได้ยินปฐมภูมิ (primary auditory cortex)
คอร์เทกซ์การได้ยินปฐมภูมิรับข้อมูลความรู้สึกมาจากหูทั้งสองข้าง และคอร์เทกซ์การได้ยินทุติยภูมิประมวลข้อมูลต่อไปให้เป็นหน่วยที่เข้าใจได้เช่นคำพูด รอยนูนกลีบขมับบน (superior temporal gyrus) มีเขตภายในร่องด้านข้างที่สัญญาณเสียงจากหูชั้นในรูปหอยโข่ง (cochlea) เดินทางมาถึงเป็นส่วนแรกในเปลือกสมอง แล้วคอร์เทกซ์การได้ยินปฐมภูมิของสมองกลีบขมับซีกซ้ายก็ประมวลสัญญาณนั้นต่อไป

การเห็น

เขตต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเห็นในสมองกลีบขมับทำหน้าที่ให้ความหมายกับตัวกระตุ้นทางตา และยังให้เกิดการรู้จำวัตถุ ส่วนด้านล่าง (ventral) ของคอร์เทกซ์กลีบขมับมีส่วนร่วมกับการประมวลผลระดับสูงของการเห็นตัวกระตุ้นที่ซับซ้อน เช่นรอยนูนรูปกระสวย (fusiform gyrus) มีส่วนในการรับรู้ใบหน้า และรอยนูนรอบฮิปโปแคมปัสมีส่วนในการรับรู้ทิวทัศน์ ส่วนด้านหน้าของสมองกลีบขมับ ซึ่งเป็นส่วนของทางสัญญาณด้านล่าง (ventral stream) ของระบบประมวลผลทางตา มีส่วนร่วมในการรับรู้ (perception) และการรู้จำ (recognition) วัตถุ

การเข้าใจภาษา

สมองกลีบขมับซีกซ้ายประกอบด้วยคอร์เทกซ์การได้ยินปฐมภูมิ (primary auditory cortex) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการประมวลความหมาย (semantics) ทั้งในคำพูดและในการเห็น ของมนุษย์ เขตเวอร์นิเกที่แผ่ขยายไปทั้งในสมองกลีบขมับและสมองกลีบข้าง มีบทบาทสำคัญในการเข้าใจคำพูด โดยทำงานร่วมกับเขตโบรคา (Broca's area) ในสมองกลีบหน้า
กิจหน้าที่ของสมองกลีบขมับซีกซ้ายไม่จำกัดเพียงแค่การรับรู้ระดับต่ำเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงการรับรู้ระดับที่สูงยิ่งขึ้นไปเช่น การเข้าใจ การเรียกชื่อ และระบบความจำคำพูด (verbal memory)

ความจำใหม่

สมองกลีบขมับส่วนใน (medial temporal lobe) ที่อยู่ใกล้ระนาบแบ่งซ้ายขวา (sagittal plane) ได้รับการสันนิษฐานว่ามีส่วนร่วมในการเข้ารหัสความจำระยะยาวเชิงประกาศ (declarative long term memory)
สมองกลีบขมับส่วนในประกอบด้วยฮิปโปแคมปัส ซึ่งเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ในการบันทึกความทรงจำ ดังนั้น ความเสียหายที่เกิดขึ้นในบริเวณนี้อาจทำให้เกิดความเสียหายในการสร้างความทรงจำใหม่ ๆ และอาจนำไปสู่ภาวะเสียความจำภายหน้า (anterograde amnesia) โดยชั่วคราวหรือโดยถาวร

สมองกลีบขมับส่วนใน

สมองกลีบขมับส่วนใน (อังกฤษ: medial temporal lobe) หรือ คอร์เทกซ์กลีบขมับส่วนใน ประกอบด้วยโครงสร้างต่าง ๆ ที่ขาดไม่ได้ในความจำระยะยาว หรือความจำเชิงประกาศ (Declarative memory) ความจำเชิงประกาศหรือที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ความจำชัดแจ้ง (Explicit memory) เป็นความทรงจำที่อยู่ใต้อำนาจจิตใจที่แบ่งออกเป็นความจำโดยความหมาย (semantic memory) คือความทรงจำของความจริงต่าง ๆ และความจำอาศัยเหตุการณ์ (episodic memory) คือความทรงจำของเหตุการณ์ต่าง ๆ
โครงสร้างต่าง ๆ ของสมองกลีบขมับส่วนในที่ขาดไม่ได้สำหรับความจำระยะยาว รวมทั้งอะมิกดะลา ก้านสมอง และฮิปโปแคมปัส พร้อมกับเขตสมองรอบ ๆ คือ perirhinal cortex, Parahippocampal gyrus, และ Entorhinal cortex
ฮิปโปแคมปัสเป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ในการสร้างความจำ (memory formation) ส่วนคอร์เทกซ์กลีบขมับส่วนในที่อยู่รอบ ๆ เป็นเขตที่สันนิษฐานว่า ขาดไม่ได้ในการบันทึกความจำ (memory storage) นอกจากนั้นแล้วคอร์เทกซ์กลีบหน้าผากส่วนหน้า (prefrontal cortex) และคอร์เทกซ์สายตา ก็มีส่วนร่วมด้วยเกี่ยวกับความจำชัดแจ้ง
งานวิจัยแสดงว่า รอยโรคในฮิปโปแคมปัสเขตเดียวของลิงนำไปสู่ความพิการที่จำกัด แต่ว่า รอยโรคอย่างกว้างขวางในทั้งฮิปโปแคมปัสและคอร์เทกซ์กลีบขมับส่วนในนำไปสู่ความพิการที่รุนแรง