Striatum และ basal ganglia

striatum ส่วนบนด้านข้าง (dorsolateral) ซึ่งเป็นส่วนของระบบ basal ganglia มีความสัมพันธ์กับการสร้างนิสัยและเป็นนิวเคลียสประสาทหลักที่เชื่อมต่อกับความจำเชิงกระบวนวิธีส่วนการเชื่อมต่อแบบเร้าจาก CNS ส่วน afferent จะช่วยในการควบคุมการทำงานของวงจรประสาทใน basal gangliaและโดยหลัก ๆ แล้ว จะมีวิถีประสาทประมวลผลขนานกันคู่หนึ่งที่ออกจาก striatumซึ่งทำงานเป็นปฏิปักษ์กันในการควบคุมการเคลื่อนไหวและเป็นส่วนที่เชื่อมต่อกับระบบที่ทำกิจอื่น ๆ ที่จำเป็น[38]

ในบรรดาวิถีประสาทขนานนั้น วิถีประสาทหนึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยตรง ส่วนอีกวิถีหนึ่งเป็นการเชื่อมต่อโดยอ้อม และทั้งสองทำงานร่วมกันเป็นวงวนป้อนกลับ (feedback loop) โดยกิจคือมีวงจรป้อนกลับมาที่ striatum จากส่วนอื่น ๆ ของสมองรวมทั้งจากคอร์เทกซ์ในระบบลิมบิกซึ่งเป็นศูนย์อารมณ์, striatum ด้านล่าง (ventral) ที่เป็นศูนย์รางวัล (reward-center), และเขตสั่งการสำคัญอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว[39] วงวนหลักที่มีบทบาทในทักษะการเคลื่อนไหวของความจำเชิงกระบวนการ ปกติเรียกว่า cortex-basal ganglia-thalamus-cortex loop (วงวนคอร์เทกซ์-basal ganglia-ทาลามัส-คอร์เทกซ์)[40]

striatum เป็นส่วนพิเศษในสมองเพราะไม่มีนิวรอนเกี่ยวข้องกับสารกลูตาเมตที่พบโดยทั่วไปทั้งสมองแต่กลับมีนิวรอนแบบยับยั้งแบบพิเศษเกี่ยวข้องกับสาร GABA ที่เรียกว่า "medium spiny neuron" ในระดับความหนาแน่นสูง[41] วิถีประสาทขนานคู่ที่พูดถึง ที่ดำเนินไปจากและกลับมาที่ striatum ก็มีนิวรอนพิเศษประเภทนี้เช่นกันนิวรอนเหล่านี้ทั้งหมดไวต่อสารสื่อประสาทต่าง ๆ และมีหน่วยรับความรู้สึก (receptor) ต่าง ๆ ที่สมควรกับสารสื่อประสาทรวมทั้ง dopamine receptor (DRD1, DRD2), Muscarinic receptor (M4) และ Adenosine receptor (A2A)มี interneuron อื่น ๆ ที่สื่อสารกับ spiny neuron ของ striatum ถ้ามีสารสื่อประสาท acetylcholine จาก somatic nervous system ซึ่งเป็นส่วนของระบบประสาทส่วนปลายที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนไหวใต้อำนาจจิตใจผ่านกล้ามเนื้อโครงร่าง[42]

ความเข้าใจปัจจุบันของกายวิภาคและสรีรภาพของสมองบอกเป็นนัยว่า สภาพพลาสติกของนิวรอนใน striatum เป็นเหตุที่ยังให้วงจรประสาทต่าง ๆ ใน basal ganglia สามารถสื่อสารกับโครงสร้างต่าง ๆและทำกิจประมวลผลเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี[43]

ซีรีเบลลัม

ซีรีเบลลัมมีบทบาทในการปรับปรุงการเคลื่อนไหวและในการปรับปรุงความคล่องแคล่วของการเคลื่อนไหวที่พบในทักษะเชิงกระบวนวิธีเช่นการวาดภาพ การเล่นเครื่องดนตรี และการเล่นกีฬาความเสียหายต่อสมองเขตนี้สามารถขัดขวางการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวใหม่ ๆ นอกจากนั้นแล้ว ผลงานทดลองที่วัดการสัมพันธ์ในปี ค.ศ. 2008 พบว่า เขตนี้มีบทบาทในการทำการเรียนรู้เชิงกระบวนวิธีให้สามารถเป็นไปได้โดยอัตโนมัติ[44]

ความคิดใหม่ ๆ ในวงวิทยาศาสตร์เสนอว่า คอร์เทกซ์ส่วนซีรีเบลลัมอาจมีสิ่งที่สืบหากันมากที่สุดในเรื่องของระบบความจำ เป็นสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่า "engram" ซึ่งเป็นส่วนของระบบชีวภาพที่เก็บความจำคือ ร่อยรอยความจำ (memory trace) ในส่วนเบื้องต้นเชื่อกันว่ามีการสร้างขึ้นที่เขตนี้แล้วจึงส่งออกไปยังนิวเคลียสในสมองอื่น ๆ เพื่อการทำให้มั่นคง (consolidation) โดยผ่านใยประสาทขนานของเซลล์ Purkinje cells ซึ่งอยู่ในซีรีเบลลัม[45]

ระบบลิมบิก

ระบบลิมบิกเป็นกลุ่มเขตพิเศษต่าง ๆ ในสมองที่ทำงานร่วมกันในกระบวนการต่าง ๆ เกี่ยวกับอารมณ์ แรงจูงใจ (motivation) การเรียนรู้ และความจำมีความคิดในปัจจุบันว่า ระบบลิมบิกมีกายวิภาคร่วมกับส่วนหนึ่งของ neostriatum ซึ่งได้รับเครดิตอยู่แล้วว่า มีบทบาทสำคัญในการควบคุมความจำเชิงกระบวนวิธี.แม้ว่าจะเชื่อกันมาก่อนว่าเป็นส่วนที่ทำกิจต่างกัน เขตสำคัญในสมองที่ริมด้านหลังของ striatum กลับพบในปี ค.ศ. 2000 ว่ามีความสัมพันธ์กับความจำ เป็นเขตที่เริ่มจะเรียกกันว่า marginal division zone (MrD)[46]

โปรตีนพิเศษที่เยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับระบบลิมบิกมีอยู่อย่างหนาแน่นในโครงสร้างที่สัมพันธ์กัน และแพร่ไปทาง basal gangliaพูดอย่างง่าย ๆ ก็คือ การทำงานของเขตสมองที่มีการปฏิบัติการประสานกันเกี่ยวกับความจำเชิงกระบวนวิธี จะสามารถติดตามได้โดยโปรตีนพิเศษที่เยื่อหุ้มเซลล์ที่สัมพันธ์กับระบบลิมบิกนี้ โดยใช้เทคนิคประยุกต์ของงานวิจัยทาง immunohistochemistry และทางอณูชีววิทยา[47]