大脑中的记忆是有形还是无形的？是否是一种新的物质形态？

记忆有坚实的生物学基础，大脑中与记忆有关的主要部分是杏仁核、海马体、小脑和前额皮质。

位于大脑颞叶的海马体（Hippocampus）是情景记忆形成的地方，并为以后的记忆建立索引，情景记忆是生活中特定事件的记忆。1953年，一位名叫Henry Molaison的患者在接受癫痫手术时，接受了海马体的手术切除。之后他的癫痫被治愈，又健康地活了55年。然而，海马体切除手术后他只能形成持续几分钟的情景记忆，完全无法永久存储新信息。结果，Molaison的记忆大多局限于手术前几年发生的往事。这表明，虽然海马体对于记忆储存至关重要，但它不是永久记忆储存的场所。

杏仁体（Amygdala）的主要功能是调节情绪如恐惧，杏仁核在记忆的储存过程中起着重要作用，对记忆具有情感意义，记忆的储存受到应激激素的影响，强烈的情感记忆（例如与羞耻、喜悦、爱或悲伤有关的记忆）很难被忘记，杏仁体能在情绪激动的时候帮助记忆编码。例如，对老鼠的恐惧反应进行实验，在巴甫洛夫条件反射作用下，将特定声音与对老鼠电击相匹配。使老鼠对声音产生恐惧记忆。在条件反射后，每次他们听到声音，都会产生恐惧，表明老鼠对即将到来的电击有了记忆。然后研究人员诱导杏仁体外侧神经元细胞死亡后，科学家发现老鼠的恐惧记忆消失了。

小脑（Cerebellum）在程序性记忆的学习中起着重要作用。练习技能和运动学习，例如需要协调和精细运动控制的演奏乐器、开车和骑自行车都是需要程序性记忆的技能。小脑更多地参与运动学习，参与协调运动的时间和准确性，小脑的损伤会导致运动障碍。海马受损的人也许还能记得如何弹钢琴，但却记不住生活中的某件具体事情。但小脑受损的人会有相反的问题：只记住陈述性记忆，但弹钢琴的程序性记忆受损。

2012年，麻省理工学院的研究人员首次证明记忆是物质的，储存在特定的脑细胞中。研究人员使用了光遗传学，触发经过修饰的神经细胞。通过触发一小簇神经元，研究人员能够迫使受试者回忆起特定的记忆。而如果移除这些神经元，受试者将失去记忆。