การประมวลผลให้เป็นความกลัวในสมอง
มีการทดลองที่ได้ทำแล้วหลายอย่างเพื่อจะสืบหาว่า สมองแปลผลจากสิ่งเร้าได้อย่างไร และสัตว์มี "การตอบสนองประกอบด้วยความกลัว"ที่เกิดขึ้นได้อย่างไร จริง ๆ แล้ว ความรู้สึกหวาดกลัว เป็นสิ่งที่กำหนดไว้กระทั่งในยีนของมนุษย์ เพราะความกลัวนั้นจำเป็นต่อการมีชีวิตรอดอยู่ได้ของแต่ละคน นอกจากนั้นแล้ว นักวิจัยยังพบว่า ความกลัวก่อร่างสร้างตัวอย่างไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ และเขตสมองชื่อว่า อะมิกดะลา มีบทบาทในการปรับสภาวะให้เกิดความกลัว (fear conditioning)
ความจำ
นักวิจัยใช้งานทดสอบหลายงานเพื่อประเมินความจำของเด็กที่โตกว่าและของผู้ใหญ่
ยกตัวอย่างเช่น
เขตในสมองที่มีบทบาทเกี่ยวกับประสาทกายวิภาคของความจำ (neuroanatomy of memory) เช่นเขตฮิปโปแคมปัส อะมิกดะลา striatum และ mammillary bodies เชื่อกันว่ามีบทบาทในความจำเฉพาะอย่างแต่ละอย่าง ๆ
ยกตัวอย่างเช่น เชื่อกันว่าฮิปโปแคมปัสมีบทบาทในการเรียนรู้เกี่ยวกับพื้นที่ (spatial learning) และการเรียนรู้เชิงประกาศ (declarative learning)
ในขณะที่อะมิกดะลามีบทบาทในความจำที่ประกอบกับอารมณ์ความรู้สึก (emotional memory) 
ความเสียหายของเขตต่าง ๆ ในสมองทั้งในคนไข้และสัตว์ตัวแบบและความบกพร่องทางความจำที่ปรากฏต่อ ๆ มา เป็นข้อมูลปฐมภูมิในการศึกษาประเด็นนี้
แต่ก็ยังต้องระวังว่า ความเสียหายในเขตนั้น ๆ โดยตรงอาจจะไม่ใช่เหตุของความบกพร่องที่ปรากฏ เหตุอาจจะเป็นความเสียหายในเขตติด ๆ กัน หรือในวิถีประสาทที่วิ่งผ่านเขตนั้น
นอกจากนั้นแล้ว ยังไม่เพียงพอที่จะบอกว่า ความจำและสิ่งที่คู่กันกับความจำคือการเรียนรู้ อาศัยเพียงแค่เขตสมองเฉพาะต่าง ๆ เหล่านั้น
ทั้งการเรียนรู้และความจำเป็นผลของความเปลี่ยนแปลงที่ไซแนปส์ของเซลล์ประสาท ซึ่งเชื่อกันว่าสื่อโดยกระบวนการ long-term potentiation และ long-term depression