Благодаря этому в процессе повторных раздражений и ответных реакций в коре больших полушарий головного мозга образуются более или менее прочные и постоянные системы связей. Наличие этих временных связей и делает возможным процесс памяти: возбуждение, возникшее под влиянием какого-нибудь внешнего раздражителя в том или другом участке коры больших полушарий головного мозга, распространяется по проторённым путям на другие участки коры, с которыми данный участок был связан в прошлой деятельности, в результате чего в нашем сознании всплывает образ виденного когда-то предмета.
Нервные процессы, лежащие в основе памяти, могут быть вызваны не только раздражителями первой сигнальной системы (звуки, прикосновения, зрительные раздражения и т. д.), на и раздражителями второй сигнальной системы, т. е. словами, сигнализирующими о многообразных и сложных связях, образовавшихся в процессе предшествовавших восприятий. В своей деятельности человек чаще имеет воспоминания, вызванные именно словом в виде напоминания, приказания, объяснения, а не непосредственными воздействиями внешних предметов.
Установившиеся в результате восприятия временные нервные связи не остаются неизменными. В процессе многообразной человеческой деятельности они изменяются и усложняются, вступая в новые связи с другими остаточными возбуждениями и реконструируясь, т. е. перестраиваясь под влиянием всё время расширяющегося опыта. Вот почему при воспоминании каждый раз имеется новый физиологический процесс, не являющийся точной копией того, который имел место при восприятии, и представление поэтому, воспроизведённое в памяти, не есть точная копия ранее бывшего восприятия, а оказывается всегда несколько видоизменённым.
Всякое запоминание предполагает установление соответствующих нервных связей, или ассоциаций. Например, когда мы запоминаем вольное гимнастическое упражнение, состоящее из 8—10 последовательно выполняемых элементов, между нервными процессами, соответствующими отдельным элементам этого упражнения, устанавливаются связи, которые носят название ассоциаций по смежности.
Благодаря этим связям нервные процессы, обеспечивающие выполнение одного какого-нибудь, например третьего в данном ряде, элемента вызывают действие нервных процессов, связанных с выполнением следующего, т. е. четвёртого, элемента и т. д., в результате чего мы последовательно и без ошибок выполняем все упражнения в целом. Это оказывается возможным только потому, что в процессе повторного выполнения между отдельными элементами этого упражнения установились ассоциации.
Без таких ассоциаций мы не смогли бы правильно усвоить или заучить гимнастическое упражнение. Путём ассоциаций по смежности мы запоминаем и словесный материал — заучиваем наизусть стихотворения, прозаические отрывки и т. д.
Несколько иной характер носят ассоциации по сходству. С ними мы имеем дело в тех случаях, когда восприятие какого-нибудь предмета вызывает в нашей памяти воспоминание сходного с ним предмета, хотя этот последний никогда не воспринимался нами совместно или рядом с первым.
Например, вид стадиона «Динамо» в Москве может вызвать в нашей памяти воспоминание о когда-то виденном нами стадионе в Киеве. Восприятие прыжка на лыжах с трамплина, выполняемого одним спортсменом, может вызвать у нас воспоминание о том, как такой же прыжок на лыжах совершали другие спортсмены в других условиях.
В этих случаях исходное раздражение и вызванное им воспоминание относятся к объектам, которые никогда раньше не воспринимались нами одновременно или в непосредственной смежности. И всё же одно из них вызывает в нашей памяти другое. Ассоциации по сходству опираются на сходство нервных связей, которые вызываются в нашем мозгу двумя сходными объектами. Оба стадиона похожи друг на друга по своей общей структуре (наличие футбольного поля, беговой дорожки, трибун и т. д.), хотя и отличаются некоторыми частными архитектурными деталями.
Оба прыжка тоже сходны по своему виду и стилю (наличие склона, по которому скатывается лыжник, одинаковая группировка в полёте, сходные движения рук для сохранения равновесия в воздухе и т. д.), хотя и отличаются некоторыми своими особенностями (иная местность, другой лыжник и т. д.). Сходные моменты в этих разновременно воспринимавшихся объектах вызывают сходные нервные связи, отражающие общие в том и другом объекте черты, благодаря чему возбуждение в коре головного мозга связей, относящихся к одному предмету, закономерно вызывает оживление связей, относящихся к другому.