1.刺激痕跡
　　20世紀初，西蒙和海林(Simon&Heling)提出，記憶是“保持痕跡的能力”。之后，有人相信人腦中有記憶痕跡的存在。如當人們記住一個名字時，人腦中就有一個代表那個名字的痕跡存在。最初這種痕跡具有電流的性質，很容易消失，以后經過多次強化，這種痕跡發(fā)生了化學性質和組織上的變化，因而成為記憶的烙印。這種記憶痕跡和烙印是活動的，沒有一定的部位。這種看法雖有一定道理，但還不能說明記憶的本質。
　　2.突觸結構
　　有研究者對突觸以及單個腦細胞的電生理活動進行了大量研究，結果發(fā)現，刺激的持續(xù)作用可使神經元的突觸發(fā)生變化。例如，神經元的軸突末梢增大，樹突增多、變長，突觸間隙變窄，突觸內的生化變化使相鄰的神經元更易于相互影響，等等。這一看法得到不少實驗的支持。例如，將剛生下的一窩小白鼠分為兩組，一組飼養(yǎng)在有各種設備和玩具、內容豐富的環(huán)境里，另一組放在沒有任何設備的貧乏的環(huán)境里。30天后，發(fā)現前一組白鼠的大腦皮層在重量和厚度上均比后一組白鼠有所增加，突觸數目也增多，腦中與學習有關的化學物質的濃度較高，學習行為表現得較好。因此，有人認為突觸結構的變化，可能是長時記憶的生理基礎。
　　3.核糖核酸
　　20世紀60年代，分子生物學興起，人們對生物大分子在大腦活動過程中作用的研究有較大進展，這就為在分子水平上揭示記憶之謎打下了基礎。特別是發(fā)現脫氧核糖核酸(DNA)借助核糖核酸(RNA)傳遞遺傳信息的機制，這使得一些心理學家假定，個體記憶經驗是由神經元內的核糖核酸的分子結構來承擔的。這種假設可以由學習引起的神經活動改變與之有關的那些神經元內部核糖核酸的細微化學結構來加以證實。瑞典神經生物化學家海登(H.Hyden)訓練小白鼠走鋼絲，然后進行解剖，發(fā)現鼠腦內與平衡活動有關的神經元的RNA含量顯著增加，而且組成成分也有變化。海登據此認為，大分子是信息的儲存庫，RNA和DNA是記憶的化學分子載體。后來有人又做了其他實驗，結果發(fā)現將抑制RNA產生的化學物質注射到動物腦內，會使學習能力顯著減退或完全消失，而用促進RNA產生的化學物質注入動物腦內，則能提高動物的學習能力，這進一步證明RNA本身的變化是記憶和學習的物質基礎。
　　4.反響回路
　　通過腦電現象和神經結構的研究，有人認為反響回路是記憶的生理基礎。反響回路是指神經系統(tǒng)中皮層和皮層下組織之問存在某種閉合的神經環(huán)路。