記憶為腦之核心功能，當腦接收制約(conditioned stimulus, CS) 及非制約(unconditioned stimulus, US)的先後刺激時，分別有特定相互連接的腦神經細胞有感知反應；當同時接收CS/US刺激時，反應的腦神經細胞則有部分不同於兩者的加總，並產生關聯性記憶。腦科學研究中心以教育部的支持在結構圖譜的基礎上建構全腦記憶的功能圖譜，包括學習後短期、中期、與長期記憶不同時期的神經網路的資訊流動與反應方式。
研究發現果蠅的基因蛋白與神經網路模型皆可適用於其他物種包含人，代表人類也含有與果蠅身上作用功能相同的蛋白質與神經網路。 而學習與記憶組的主要工作內容就是使用果蠅來研究長期記憶，利用果蠅超強的嗅覺，讓他們學會有特殊的氣味出現時會被電到痛，當沒有電出現時，這個嗅覺記憶可以維持多久，然後剖析這種聯想式的記憶在果蠅上面是有哪些基因蛋白分子或是神經網路參與，進而了解果蠅形成長期記憶的原理機制；本組的目標是以此分子與神經網路模型來解決人類遭遇到的記憶疾病。
繪製完整的長期記憶神經網路圖譜，並發展人工智慧的深度學習方法，進行記憶的網路結構與動力學研究，用以處理複雜的記憶學習網路分析，以真實的記憶學習網路結構作為藍本，建立仿生的機器學習網路。
