短期記憶要變成長期記憶，腦子一定要做些改變，才能保護(hù)記憶免受其他刺激或傷病的干擾。這個透過時間讓經(jīng)驗在我們記憶留下永久記錄的過程，就稱為記憶固化。

    參與記憶固化過程的細(xì)胞與分子的變化，通常發(fā)生在學(xué)習(xí)過程的最初幾分鐘或幾個小時，而且會改變神經(jīng)元或神經(jīng)元群的狀態(tài)。系統(tǒng)層級的固化作用需將處理個別記憶的腦網(wǎng)絡(luò)重組，發(fā)生的時程慢得多，需要幾天、甚至幾年。

    影響表述性記憶（對一般事實和特殊事件的回憶）的鞏固過程，依賴于大腦中海馬區(qū)和其他一些內(nèi)側(cè)顳葉結(jié)構(gòu)的功能。

    在細(xì)胞層次方面，記憶是以神經(jīng)元構(gòu)造與功能上的改變來呈現(xiàn)，像是產(chǎn)生新的突觸（神經(jīng)元間互通訊息之處），在神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)之間建立起新的溝通管道；或是加強現(xiàn)有的突觸，以促進(jìn)兩個神經(jīng)元間的溝通效率。

    海馬需要合成新的RNA與蛋白質(zhì)，才能穩(wěn)固這種突觸變化，將突觸傳輸上的暫時變化轉(zhuǎn)變成構(gòu)造上的永久改變。

    隨著時間的推移，支配一切的大腦系統(tǒng)也會發(fā)生改變。首先，海馬區(qū)與新皮層（大腦的最外層）中的某些感覺加工區(qū)協(xié)同工作，形成新的記憶。在新皮層范圍內(nèi)，某一事件的各個表征根據(jù)內(nèi)容，分布在多個大腦區(qū)域。例如，視覺信息由大腦背面枕葉中的初級視覺皮層加工處理，而聽覺信息則由大腦兩側(cè)顳葉中的初級聽覺皮層加工處理。

    一旦某種記憶形成，海馬區(qū)迅速將這些分布的信息組合成一種記憶，因而分布于各個感覺加工區(qū)的表征起著索引作用。隨著時間的推移，細(xì)胞和分子水平的改變?yōu)閺娀@些新皮層區(qū)之間的直接聯(lián)系提供了方便，記憶也就不再依賴于海馬區(qū)。當(dāng)海馬區(qū)受傷或因神經(jīng)變性障礙而受到損傷，新記憶的形成受到阻礙時，也不會影響到已鞏固的過往事件的記憶。