海馬體（Hippocampus）， 又名海馬回、海馬區、大腦海馬， 海馬體主要負責記憶和學習， 日常生活中的短期記憶都儲存在海馬體中，
從20世紀50年代開始， 對著名的遺忘症患者 Henry Molaison （當時只稱為患者H.M.）的研究表明， 海馬體對於形成新的長期記憶至關重要。 Molaison 在控制癲癇發作的手術期間損傷了海馬體， 術後無法再存儲新的記憶。 然而， 他仍然可以回憶起手術前的一些事情。
一項最新的針對基於這一過程的神經回路的MIT 研究首次揭示出， 記憶是在海馬體和大腦皮層中的長期儲存區同時形成的。 然而， 在到達成熟狀態之前， 這一長期記憶會保持長達兩周的“沉默”。 當我們拜訪一個朋友或去海灘時，
這表明長期的情景記憶（特定事件的記憶）被存儲在海馬體外。 科學家認為這些記憶存儲在新（大腦）皮層中（neocortex）， 大腦的這一部分也負責認知功能， 如注意力和規劃。
迄今為止還沒有好的方法來測試這些理論。 此前大多數關於記憶的研究都是基於分析特定大腦區域的損傷是如何影響記憶的。
然而， 在2012年， Tonegawa 的實驗室研發了一種標記 engram （記憶痕跡）細胞的方法， 這種細胞包含記憶的痕跡。 這種方法使研究人員得以追蹤記憶存儲和找回過程中的神經回路。 他們還可以通過使用光遺傳學技術以人工方式重新啟動記憶，