พื้นที่แรกและมีการวิจัยอย่างกว้างขวางที่สุดเกี่ยวข้องกับความจำ โดยเฉพาะความจำเชิงพื้นที่พบว่าความจำเชิงพื้นที่มีหลายบริเวณย่อยในฮิปโปแคมปัส เช่น เดนเตตไจรัส (DG) ในฮิปโปแคมปัสส่วนหลัง ฮิปโปแคมปัสซ้าย และบริเวณพาราฮิปโปแคมปัส พบว่าฮิปโปแคมปัสส่วนหลังเป็นส่วนประกอบสำคัญสำหรับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ที่เรียกว่า แกรนูลที่เกิดในวัยผู้ใหญ่ (GC) ในวัยรุ่นและวัยผู้ใหญ่^{[ 20 ]}เซลล์ประสาทใหม่เหล่านี้มีส่วนช่วยในการแยกรูปแบบในความจำเชิงพื้นที่ เพิ่มการยิงในเครือข่ายเซลล์ และโดยรวมแล้วทำให้เกิดการสร้างความจำที่แข็งแกร่งขึ้น เชื่อกันว่าสิ่งนี้จะบูรณาการความจำเชิงพื้นที่และความจำเหตุการณ์กับระบบลิมบิกผ่านวงจรป้อนกลับที่ให้บริบททางอารมณ์ของข้อมูลป้อนเข้าทางประสาทสัมผัสเฉพาะ^{[ 21 ]}

ในขณะที่ฮิปโปแคมปัสส่วนหลังมีส่วนเกี่ยวข้องกับการสร้างความทรงจำเชิงพื้นที่ ฮิปโปแคมปัสส่วนซ้ายก็มีส่วนร่วมในการเรียกคืนความทรงจำเชิงพื้นที่เหล่านี้ Eichenbaum ^{[ 22 ]}และทีมของเขาพบว่า เมื่อศึกษารอยโรคในฮิปโปแคมปัสในหนู ฮิปโปแคมปัสส่วนซ้ายนั้น "มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรวมคุณสมบัติ 'อะไร' 'เมื่อไหร่' และ 'ที่ไหน' ของแต่ละประสบการณ์เข้าด้วยกันอย่างมีประสิทธิภาพเพื่อสร้างความทรงจำที่ถูกเรียกคืน" ซึ่งทำให้ฮิปโปแคมปัสส่วนซ้ายเป็นองค์ประกอบสำคัญในการเรียกคืนความทรงจำเชิงพื้นที่ อย่างไรก็ตาม Spreng ^{[ 23 ]}พบว่าฮิปโปแคมปัสส่วนซ้ายเป็นบริเวณที่มีความเข้มข้นทั่วไปสำหรับการเชื่อมโยงชิ้นส่วนของความทรงจำที่ประกอบขึ้นไม่เพียงแต่จากฮิปโปแคมปัสเท่านั้น แต่ยังรวมถึงบริเวณอื่นๆ ของสมองด้วย เพื่อที่จะเรียกคืนในภายหลัง งานวิจัยของ Eichenbaum ในปี 2007 ยังแสดงให้เห็นว่าบริเวณพาราฮิปโปแคมปัสของฮิปโปแคมปัสเป็นอีกหนึ่งบริเวณเฉพาะสำหรับการดึงความทรงจำกลับมาใช้ เช่นเดียวกับฮิปโปแคมปัสซีกซ้าย

ตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา พบว่าฮิปโปแคมปัสมีผลกระทบอย่างมากต่อการเรียนรู้ Curlik และ Shors ^{[ 24 ]}ได้ตรวจสอบผลกระทบของการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในฮิปโปแคมปัสและผลกระทบต่อการเรียนรู้ นักวิจัยและทีมงานของเขาได้ใช้การฝึกฝนทางจิตใจและร่างกายหลายประเภทกับกลุ่มตัวอย่าง และพบว่าฮิปโปแคมปัสตอบสนองต่อภารกิจเหล่านี้ได้ดีมาก ดังนั้น พวกเขาจึงค้นพบการเพิ่มขึ้นของเซลล์ประสาทและวงจรประสาทใหม่ในฮิปโปแคมปัสอันเป็นผลมาจากการฝึกฝน ทำให้การเรียนรู้ภารกิจโดยรวมดีขึ้น การสร้างเซลล์ประสาทใหม่นี้มีส่วนช่วยในการสร้างเซลล์เม็ดเล็กที่เกิดใหม่ในวัยผู้ใหญ่ (GC) ซึ่งเป็นเซลล์ที่ Eichenbaum ^{[ 22 ]} ได้อธิบายไว้ ในการวิจัยของเขาเองเกี่ยวกับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่และส่วนร่วมในการเรียนรู้ การสร้างเซลล์เหล่านี้แสดงให้เห็นถึง "ความตื่นตัวที่เพิ่มขึ้น" ในเดนเตตไจรัส (DG) ของฮิปโปแคมปัสส่วนหลัง ซึ่งส่งผลกระทบต่อฮิปโปแคมปัสและส่วนร่วมในกระบวนการเรียนรู้^{[ 22 ]}

ความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับบริเวณฮิปโปแคมปัสของสมองมีรายงานว่าส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของระบบการรับรู้โดยรวม โดยเฉพาะอย่างยิ่งความจำ เช่น ความจำเชิงพื้นที่ ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ความจำเชิงพื้นที่เป็นการทำงานของระบบการรับรู้ที่เกี่ยวพันกับฮิปโปแคมปัสอย่างมาก ในขณะที่ความเสียหายต่อฮิปโปแคมปัสอาจเป็นผลมาจากการบาดเจ็บที่สมองหรือการบาดเจ็บประเภทอื่น ๆ นักวิจัยได้ตรวจสอบผลกระทบของการกระตุ้นทางอารมณ์สูงและยาบางชนิดที่มีต่อความสามารถในการเรียกคืนความจำประเภทนี้โดยเฉพาะ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ในการศึกษาที่ดำเนินการโดย Parkard ^{[ 25 ]}หนูทดลองได้รับมอบหมายให้เดินผ่านเขาวงกตอย่างถูกต้อง ในเงื่อนไขแรก หนูทดลองได้รับความเครียดจากการช็อกหรือการจำกัดการเคลื่อนไหวซึ่งทำให้เกิดการกระตุ้นทางอารมณ์สูง เมื่อทำภารกิจเขาวงกตเสร็จสิ้น หนูทดลองเหล่านี้มีความจำที่ขึ้นอยู่กับฮิปโปแคมปัสลดลงเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม จากนั้น ในเงื่อนไขที่สอง กลุ่มหนูทดลองได้รับการฉีดยาที่ทำให้เกิดความวิตกกังวล เช่นเดียวกับผลลัพธ์ก่อนหน้านี้ ผลลัพธ์เหล่านี้รายงานผลลัพธ์ที่คล้ายคลึงกัน กล่าวคือ ความจำของฮิปโปแคมปัสก็บกพร่องเช่นกัน การศึกษาเช่นนี้ตอกย้ำผลกระทบที่ฮิปโปแคมปัสมีต่อการประมวลผลความจำ โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟังก์ชันการเรียกคืนความจำเชิงพื้นที่ ยิ่งไปกว่านั้น การทำงานของฮิปโปแคมปัสอาจบกพร่องได้จากการสัมผัสกับฮอร์โมนความเครียดเป็นเวลานาน เช่นกลูโคคอร์ติคอยด์ (GCs) ซึ่งมุ่งเป้าไปที่ฮิปโปแคมปัสและทำให้เกิดการหยุดชะงักในความจำแบบชัดเจน^{[ 26 ]}

เพื่อลดอาการชักจากโรคลมชักที่เป็นอันตรายถึงชีวิตเฮนรี กุสตาฟ โมไลสัน วัย 27 ปี เข้ารับการผ่าตัดเอาฮิปโปแคมปัสเกือบทั้งหมดออกทั้งสองข้างในปี 1953 ตลอดระยะเวลาห้าสิบปี เขาได้เข้าร่วมในการทดสอบและโครงการวิจัยหลายพันโครงการ ซึ่งให้ข้อมูลเฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับสิ่งที่เขาสูญเสียไป เหตุการณ์เชิงความหมายและเหตุการณ์เฉพาะตอนจางหายไปภายในไม่กี่นาที โดยไม่เคยเข้าสู่ความทรงจำระยะยาวของเขาเลย แต่ความรู้สึก ซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับรายละเอียดของสาเหตุ มักจะยังคงอยู่ ดร. ซูซาน คอร์กิน ผู้ซึ่งทำงานร่วมกับเขาเป็นเวลา 46 ปีจนกระทั่งเขาเสียชีวิต ได้อธิบายถึงการมีส่วนร่วมของ "การทดลอง" อันน่าเศร้าครั้งนี้ในหนังสือของเธอในปี 2013 ^{[ 27 ]}

อะมิกดาลา ซึ่งเป็นส่วนบูรณาการอีกส่วนหนึ่งของระบบลิมบิก และเป็นส่วนที่ลึกที่สุดของระบบลิมบิก มีส่วนเกี่ยวข้องกับกระบวนการทางปัญญาหลายอย่าง และโดยทั่วไปถือว่าเป็นส่วนดั้งเดิมและสำคัญที่สุดของระบบลิมบิก เช่นเดียวกับฮิปโปแคมปัส กระบวนการในอะมิกดาลาดูเหมือนจะมีผลต่อความทรงจำ อย่างไรก็ตาม มันไม่ใช่ความทรงจำเชิงพื้นที่เหมือนในฮิปโปแคมปัส แต่เป็นการแบ่งความหมายของเครือข่ายความทรงจำอัตชีวประวัติแบบเหตุการณ์ (EAM) งานวิจัยเกี่ยวกับอะมิกดาลาของ Markowitsch ^{[ 28 ]}แสดงให้เห็นว่ามันเข้ารหัส จัดเก็บ และเรียกคืนความทรงจำ EAM เพื่อเจาะลึกเข้าไปในกระบวนการประเภทนี้โดยอะมิกดาลา Markowitsch ^{[ 28 ]}และทีมของเขาได้ให้หลักฐานมากมายผ่านการตรวจสอบว่า "หน้าที่หลักของอะมิกดาลาคือการชาร์จสัญญาณเพื่อให้เหตุการณ์ความจำที่มีความสำคัญทางอารมณ์เฉพาะสามารถค้นหาได้สำเร็จภายในเครือข่ายประสาทที่เหมาะสมและเปิดใช้งานใหม่" สัญญาณบ่งชี้เหตุการณ์ทางอารมณ์ที่สร้างขึ้นโดยอะมิกดาลานี้ ครอบคลุมเครือข่าย EAM ที่กล่าวถึงไปก่อนหน้านี้

เซลล์ประสาทในอะมิกดาลาเข้ารหัสคุณค่าและความโดดเด่นของสัญญาณความกลัวและรางวัล งานวิจัยที่จำกัดระบุว่าคุณค่าถูกเข้ารหัสโดยกลุ่มเซลล์ที่ไม่ทับซ้อนกันในอะมิกดาลา ในขณะที่ความโดดเด่นถูกเข้ารหัสโดยกลุ่มเซลล์ที่ทับซ้อนกัน^{[ 29 ]}เซลล์ประสาทเหล่านี้ส่งสัญญาณไปยังบริเวณสมองต่างๆ เพื่อปรับเปลี่ยนความสนใจและพฤติกรรมที่เกิดจากแรงจูงใจ เช่น การหลีกเลี่ยงภัยคุกคาม การแสวงหารางวัล และการได้มาซึ่งความทรงจำทางอารมณ์^{[ 30 ]}

แม้ว่าอะมิกดาลาจะมีส่วนเกี่ยวข้องกับพฤติกรรมที่เกี่ยวข้องกับความกลัวและรางวัล แต่การวิจัยส่วนใหญ่ในบริเวณสมองนี้มุ่งเน้นไปที่บทบาทของมันในการประมวลผลความกลัว ตัวอย่างเช่น การกระตุ้นหรือยับยั้ง อะมิกดาลาโดยเทียม จะทำให้เกิดพฤติกรรมที่ลดความวิตกกังวลหรือเพิ่มความวิตกกังวลตามลำดับ ^{[ 31 ]}ประชากรเซลล์ที่แตกต่างกันในอะมิกดาลาเข้ารหัสความทรงจำเกี่ยวกับความกลัว^{[ 32 ] [ 33 ]}ซึ่งจำเป็นต่อการได้รับความทรงจำรูปแบบนี้^{[ 34 ] [ 35 ]}ความพยายามในการวิจัยเกี่ยวกับบทบาทของการส่งสัญญาณนี้ในโรคทางจิตเวชได้สร้างความเชื่อมโยงกับความกลัวและความวิตกกังวลที่ผิดปกติ^{[ 36 ]}ประชากรเซลล์ประสาทอะมิกดาลาอีกกลุ่มหนึ่งส่งไปยังวงจรรางวัลโดปามีนเพื่อเป็นตัวกลางในการสร้างความทรงจำที่เกี่ยวข้องกับรางวัล เนื่องจากกิจกรรมของเซลล์ในบริเวณนี้เข้ารหัสสัญญาณที่ทำนายรางวัล^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]}

การประมวลผลทางสังคม โดยเฉพาะการประเมินใบหน้าในการประมวลผลทางสังคม เป็นพื้นที่การรับรู้เฉพาะของอะมิกดาลา ในการศึกษาที่ดำเนินการโดย Todorov ^{[ 40 ]}ได้มีการทำภารกิจ fMRI กับผู้เข้าร่วมเพื่อประเมินว่าอะมิกดาลามีส่วนเกี่ยวข้องกับการประเมินใบหน้าโดยทั่วไปหรือไม่ หลังจากการศึกษา Todorov สรุปจากผลลัพธ์ fMRI ของเขาว่าอะมิกดาลามีบทบาทสำคัญในการประเมินใบหน้าโดยทั่วไป อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาที่ดำเนินการโดยนักวิจัย Koscik ^{[ 41 ]}และทีมของเขา คุณลักษณะของความน่าเชื่อถือได้รับการตรวจสอบเป็นพิเศษในการประเมินใบหน้า Koscik และทีมของเขาแสดงให้เห็นว่าอะมิกดาลามีส่วนเกี่ยวข้องกับการประเมินความน่าเชื่อถือของบุคคล พวกเขาตรวจสอบว่าความเสียหายของสมองต่ออะมิกดาลามีบทบาทอย่างไรในความน่าเชื่อถือ และพบว่าบุคคลที่มีอะมิกดาลาเสียหายมีแนวโน้มที่จะสับสนระหว่างความไว้วางใจและการทรยศ และด้วยเหตุนี้จึงวางใจในผู้ที่ทำผิดต่อพวกเขา นอกจากนี้ Rule ^{[ 42 ]}พร้อมด้วยเพื่อนร่วมงานของเขา ได้ขยายแนวคิดเรื่องอะมิกดาลาในการวิจารณ์ความน่าเชื่อถือของผู้อื่น โดยทำการศึกษาในปี 2552 ซึ่งเขาได้ตรวจสอบบทบาทของอะมิกดาลาในการประเมินความประทับใจแรกพบโดยทั่วไปและเชื่อมโยงกับผลลัพธ์ในโลกแห่งความเป็นจริง การศึกษาของพวกเขาเกี่ยวข้องกับความประทับใจแรกของซีอีโอ Rule แสดงให้เห็นว่าในขณะที่อะมิกดาลามีบทบาทในการประเมินความน่าเชื่อถือ ดังที่ Koscik สังเกตเห็นในการวิจัยของเขาเองในอีกสองปีต่อมาในปี 2554 อะมิกดาลายังมีบทบาทโดยทั่วไปในการประเมินความประทับใจแรกของใบหน้าโดยรวม ข้อสรุปหลังนี้ พร้อมกับการศึกษาของ Todorov เกี่ยวกับบทบาทของอะมิกดาลาในการประเมินใบหน้าโดยทั่วไป และการวิจัยของ Koscik เกี่ยวกับความน่าเชื่อถือและอะมิกดาลา ยิ่งตอกย้ำหลักฐานว่าอะมิกดาลามีบทบาทในการประมวลผลทางสังคมโดยรวม

จากการทดลองในลิง พบว่าการทำลายคอร์เทกซ์ขมับมักนำไปสู่ความเสียหายของอะมิกดาลาเสมอ ความเสียหายที่เกิดขึ้นกับอะมิกดาลานี้ทำให้คลูเวอร์และบูซี นักสรีรวิทยา สามารถระบุการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในพฤติกรรมของลิงได้ ลิงเหล่านั้นแสดงการเปลี่ยนแปลงดังต่อไปนี้:

1. ลิงจะไม่แสดงปฏิกิริยาตอบสนองของความกลัวหรือความโกรธอีกต่อไป^{[ 43 ]}
2. ลิงจะตรวจสอบและสัมผัสสิ่งของทั้งหมดที่วางอยู่ตรงหน้าพวกมัน^{[ 43 ]}
3. ลิงเหล่านั้นลืมเรื่องนี้ไปอย่างรวดเร็ว
4. ลิงมีแนวโน้มที่จะตรวจสอบวัตถุด้วยปาก (เช่น การกัด การเลีย เป็นต้น) ^{[ 43 ]}
5. ลิงจะตอบสนองราวกับว่าถูกกำหนดให้ตอบสนองต่อสิ่งเร้าทุกอย่าง (เช่นHypermetamorphosis (จิตวิทยา) ) ^{[ 43 ]}
6. ลิงแสดงอาการไฮเปอร์เซ็กซ์โดยมีแรงขับทางเพศที่รุนแรงมากจนพวกมันจะกระตุ้นอวัยวะเพศอย่างต่อเนื่อง ผสมพันธุ์ซ้ำๆ เป็นเวลานาน และบางครั้งก็ได้รับบาดเจ็บเล็กน้อยในระหว่างนั้น (เช่น เนื่องจากการกัดมากเกินไป) ^{[ 43 ]}

การเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมชุดนี้ต่อมาเป็นที่รู้จักกันในชื่อกลุ่มอาการคลูเวอร์-บูซี (Klüver–Bucy syndrome)