Возможным подходом к оценке и изучению отдельных процессов следует считать тщательный анализ некоторых клинических форм патологии с изолированным нарушением определенной фазы памяти.
Разнообразные методические приемы психологического эксперимента позволяют использовать его для характеристики и сравнения памяти у различных возрастных и профессиональных групп, у мужчин и женщин, у здоровых и больных, а также изучать влияние на этот процесс упомянутых выше факторов. Наконец, эксперимент можно использовать для характеристики памяти отдельного лица. Следовательно, экспериментально-психологическое исследование памяти у здорового человека позволяет изучать закономерности деятельности, осуществляющей процессы памяти, и чисто практические задачи, касающиеся характеристики мнестической функции у определенных индивидуумов.
Объективные психологические методы оценки памяти с количественным выражением результатов используются и в клинике для исследования больных с различными поражениями головного мозга. Подобные исследования имеют значение для выявления роли отдельных структур, имеющих отношение к функции памяти.
Физиологический метод исследования — четвертый по счету, но один из важнейших путей изучения механизмов памяти. Работы И. П. Павлова подчеркнули роль условного рефлекса как физиологического явления, в основе которого лежит фиксация следов в мозгу, пригодного для использования в качестве индикатора и функции памяти. В связи с этим экспериментальное исследование памяти базируется на изучении условных рефлексов, скорости их выработки и длительности сохранения. Такого рода исследования проводятся на разных видах животных с неповрежденным мозгом, а также при различных видах воздействия на отдельные структуры мозга, в том числе при их раздражении и разрушении. Эти исследования позволяют изучать механизмы памяти, связанные с деятельностью сложной функциональной системы. Они дают представление о роли различных структур мозга и их функционального состояния в осуществлении функции памяти и ее нарушениях. Это макрофизиологический аспект исследований, в отличие от микрофизиологического, занимающегося изучением состояния отдельных нейронов во время запоминания, хранения и воспроизведения информации. Е. Н. Соколов в Московском университете провел исследования на уровне отдельных нейронов у кроликов. Микроэлектрод толщиной в 1―2 микрона ученый подводил к телу нейрона, расположенного в зрительной коре. Затем давалась вспышка света на глаз кролика и регистрировалась с помощью микроэлектрода биоэлектрическая активность этого нейрона. Глаз кролика раздражали вспышки света определенной характеристики. Нейрон вначале реагировал на раздражитель и отвечал характерными биоэлектрическими сдвигами — пачками импульсов. Если характеристики раздражителя длительно оставались неизменными, то нейрон переставал на них отвечать пачками импульсов, а через некоторое время биоэлектрические импульсы не удавалось зарегистрировать совсем. Было высказано предположение, что такое поведение нейрона обусловлено не его утомлением, а только монотонностью раздражителя. С целью проверки этого предположения менялись различные характеристики раздражителя, например интенсивности вспышки света. Нейрон сразу «опознал» новизну раздражителя и начинал опять отвечать характерными пачками импульсов. Если же новый стимул монотонно повторялся, то реакция нейрона на него постепенно исчезала. Эти исследования показали, что уже нейрон способен как бы запоминать стимулы и сравнивать их с информацией, хранящейся в его памяти. Значит, уже на уровне нейронов, т. е. на уровне отдельных элементов мозга, существуют механизмы, обеспечивающие хранение информации.