Exista o serie de procese neurobiologice complexe implicate in crearea, consolidarea si evocarea amintirilor. Printre cele mai importante elemente ale substratului neurochimic se numara neuronii din hipocamp, o regiune a creierului implicata in procesarea informatiei spatiale si a memoriei declarative, precum si neurotransmitatorii cum ar fi dopamina, norepinefrina si acetilcolina.