El aprendizaje y la memoria son procesos íntimamente relacionados y esenciales para la vida, ya que frente a cada situación novedosa, o ante cada modificación que se presenta en el medio, dichos procesos dan como resultado, en los individuos, la capacidad de modificar sus patrones de comportamiento y permitir la adaptación a su medio.
En estos procesos del aprendizaje y la memoria, se llevan a cabo mecanismos de comunicación entre las neuronas (sinapsis) por medio de diferentes sustancias químicas, conocidas como neurotransmisores (principalmente Acetilcolina, Glutamato, Serotonina, GABA, Dopamina) que permiten el procesamiento de la información.
Por ejemplo, estudios en pacientes y en animales experimentales con alteraciones en el sistema de neurotransmisión de acetilcolina en el hipocampo, tienen problemas para aprender una tarea de memoria episódica, la cual se refiere al recuerdo del contexto espacial y temporal de una experiencia. Así también, un incremento en la transmisión del sistema del glutamato permite una comunicación sináptica sostenida para facilitar la adquisición y consolidación de información para la formación de la memoria. Un desbalance en los sistemas de neurotransmisores puede generar estados patológicos asociados a amnesias, como la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Huntington.
La acción de los diferentes sistemas de neurotransmisión sobre el aprendizaje y la memoria es altamente variable y compleja, ya que dependiendo de sustrato anatómico en el cual esta actuando un neurotransmisor y el tipo de memoria que se evalué, será el efecto observado.
Una alteración en la actividad neuroquímica normal de nuestro cerebro, además de repercutir sobre los procesos de la memoria, también esta relacionada fuertemente sobre alteraciones como la depresión, atención, enfermedad de Parkinson, estrés, síndrome de hiperactividad, déficit de atención, entre otras.