Sinir sistemi, gelişmiş organizmalarda psikolojik sistemin en önemli bileşenidir. Sinir sistemi iç ve dış olayları algılar ve tepkide bulunur. İçsel ve dışsal olaylar duyu organları tarafından algılanır. Duyu organları bilgiyi beynin arka kısmında omurilikte çok sayıdaki sinir ağları yardımıyla merkezi sinir sistemine iletirler.
Duyu organları aracılığıyla çevreden pek çok bilgi (10×9 bit/sn) alınmaktadır. Ancak bunun çok az bir kısmı (10X1-10X2bit/sn) bilinçli olarak kaydedilmektedir.Geri kalan kısmı ise ya bilinç altı işleme uğramakta,yada hiç kullanılmamaktadır.
Diğer bir değişle bilinç için (serebral korteks) önemli olan bilgi (ilginç/dikkat/motivasyon) seçilmektedir (özellikle dinleme ve görme sırasında dikkate değer olanları). Öte yandan yaklaşık 10 üzeri 7 bit/sn kadarlık bir bilgi de konuşma ve motor aktiviteler yoluyla çevreye verilmektedir.Beyni oluşturan temel birimler genel olarak sinir hücreleri (nöronlar) ve bunların uzantılarının diğer sinir hücreleri ile oluşturduğu değme noktalarındır(sinaps). Nöronların (sinir hücrelerinin) oluşturduğu ağ örüntü sayısı ne kadar fazla olursa, bilgi işleme süreci o kadar güçlü olur. Her nöronun dentrit adı verilen çok sayıda kısa ve akson adı verilen bir tane uzun uzantısı vardır.
Akson uçları ile başka nöronların dentritleri veya gövdeleri arasındaki bağlantıya sinaps adı verilir. Sinir sistemindeki bütün etkinlikler ve bellek, nöronlarda doğan elektrik akımıyla ilgilidir. Nöronlar arasında bilgi,elektrik akımı olarak dolaşır. Nöronlar iyi iletken değildir. Ancak zarlarında iyot değiş tokuşu sağlayarak sinir elektriğini oluşturur ve iletirler.
?Sinir Akımı? denilen bu özel tipteki elektriksel olay metal bir iletkende ki elektrik akımına benzemektedir.Sinir hücresi, impuls olarak adlandırılan elektriksel değişikliği iletmek için özelleştirilmiş bir hücredir. Akson (sinir teli) herhangi bir yerden uyarılabilir ve meydana gelen impuls uyarılan yerden merkeze iletilir.İmpulsun meydana gelmesi bir zar (membran) olayıdır. Aksonun içindeki sıvı ile dışındaki sıvının iyonik yapısı çok farklıdır, dolayısıyla elektriksel yükleri de farklıdır. Sinir ve kas hücre zarındaki aksiyon potansiyeli zar boyunca iletilir.
Sinirdeki akson potansiyeline sinir impulsu adı verilir.Bir hücre zarının iki tarafı arasında elektriksel potansiyel meydana gelebilir ve çeşitli mekanizmalarla bu potansiyel muhafaza edilebilir. İyonlar zarın bir tarafından öbür tarafına aktarılabilir ve elektrik yüklerinin ayrılması ile zarın iki tarafı arasında elektrik potansiyel farkı yaratabilirler. Bu işlem için iyonların devamlı taşınması gerekir. Ayrıca hücre zarının bir tarafında zarı geçebilen ve geçemeyen iyonlar varsa, yine bir potansiyel fark meydana gelebilir. Eğer hücre zarını geçebilen partiküller sadece pasif olarak hareket edebiliyorlarsa, meydana gelecek iyon konsantrasyonu dağılışına Gibbs-Donna dengesi denir. Böyle bir dengede hücre zarını geçemeyen iyonların bulunduğu tarafta, iyonların elektrik yüküne göre bir potansiyel fark meydana gelir
Belleği, kabaca ve anlaşılma kolaylığı olması yönünde şimdilik kısa ve uzun süreli bellek olarak ikiye; uzun süreli belleği de, bilinçli ve bilinçsiz (örtülü) olarak tekrar ikiye ayırabiliriz. Kısa süreli belleğin bilgileri depolama süresi milisaniyelerle ölçülürken uzun süreli bellekte anıların kalış süresi sonsuzdur.
Uzun süreli belleğin oluşumunda temel olay uzun süreli potansiasyondur. Bir sinir yolu üst üste kısa süreli ve güçlü olmayan elektriksel darbelerle uyarıldıktan bir süre sonra, tek tek uyarılara daha yüksek genlikli yanıtlar vermeye başlarlar. Yani bu sinir yolu güçlenmiş potansiyalize olmuştur. Bir başka deyi şle bir bilgi üst üste yinelenerek öğrenilmişse, sinir sisteminde kendisine bir yol açar. O bilgi ile ilgili bir uyaran geldiğinde, bilginin yolu belli ve açık olduğundan ve bu yol ilgili bilgileri de birbirine bağladığından, bilginin tümü birden hatırlanır. İlk yol oluştuktan sonra bilgi yeterince tekrarlanmaz ve pekiştirilmezse, bu yol kaybolur. Diğer bir değişle nöronlar arasındaki bağlar zaman içerinde kopar. Bu olaya unutma denir.
Sinapslarda oluşan bazı şekilsel değişiklikler, hatta yeni sinaps oluşumları, enzimatik etki ve yeni protein üretimi uzun süreli bellek oluşumundaki başlıca etkenlerdir. Bu olayda ilk başlangıç; nörona yeterli miktarda sodyum girmesidir. Sodyum iyonu hücre içine girdikten sonra, protein eriten ve calpain ismi verilen bir enzimi oluşturur. Dentritin içinde proteinden bir iskelet vardır. Calpain bu iskeleti yıkar ve böylece dentritin uç kısmının şekli değişerek elektrik akımına karşı direnç azalır ve elektrik akımı (bilgi) kolayca bu bölgeden geçer. Yani sinir elektriğinin başka nöronlara iletilebilmesi için gerekli alt yapı inşa edilir. Sonuçta, bilginin hatırlanabilmesi için gerekli olan sinir otobanı hazırlanmış olur.