每个大脑半球都有一个海马体（hippocampus）。海马体是一个小区域，看起来像是塞在内侧颞叶的海马。海马体最主要的作用就是记住新颖的事件。当感官信息流经新皮质，新皮质会判定这种经历是否新颖，然后将其呈现给海马体。新皮质判定经历新颖要么是因为不能识别某一套特定的特征（例如新面孔），要么是因为意识到一种原本熟悉的情形又出现了独特的特质（例如你的配偶戴着假胡子）。
海马体能够记住这些，尽管它似乎是通过将线索放入新皮质而做到的。因此，海马体中的记忆也储存在低级模式中，而这些模式早就被识别并储存在新皮质中了。对于那些没有新皮质却要调整感官经历的动物来说，海马体会记住来自感官的信息，尽管这得经过感官预处理，例如视神经执行的转换。
尽管海马体将新皮质（假如特定大脑有的话）作为暂存器，但（进入新皮质指示器的）记忆却不是天生分层的。没有新皮质的动物可以运用海马体记住事物，但它们的回忆却不是分层的。(www.xing528.com)
海马体的容量有限，因此它的记忆是短暂的。它会依照记忆的顺序一遍一遍地播放给新皮质，而将模式的特定顺序从新皮质短暂记忆转成长期分层记忆。因此，我们需要海马体来习得新记忆和技能（不过，严格的运动技能似乎要使用不同的机制）。海马体副本受损的某些人会记得已存记忆，但却不能形成新的记忆。
南加州大学神经科学家西奥多·伯杰（Theodore Berger）和他的同事一起模拟了老鼠的海马体，并成功植入了人造海马体。2011年的一项研究报告中，南加州大学的科学家们用药物阻止了老鼠的特定习得行为。借助人造海马体，老鼠们也能很快再次学会这些行为。伯杰这样描述他遥控植入的神经的能力：“轻轻打开开关，老鼠们就记住了。关掉之后，它们就忘记了。”在另一项试验中，他们允许人造海马体与老鼠的自然海马体一起工作。结果是，老鼠们学习新行为的能力提高了。伯杰解释道：“这些综合实验性的模拟研究第一次表明，神经假体能够实时识别，以及使可控的编码过程能够恢复，甚至是提高认知记忆过程。”[140]海马体是阿尔茨海默病受损的第一批区域之一，因此该项研究的目标之一就是为人类研发出一种能够缓和这种病症初级阶段损伤的神经植入物。
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