Przechowywanie to drugi etap pamięci, następujący po kodowaniu i poprzedzający odzyskiwanie. Odnosi się do retencji zakodowanych informacji w czasie. Przechowywanie może być krótkotrwałe, jak w przypadku pamięci sensorycznej trwającej krócej niż sekundę, lub trwałe, jak w przypadku pamięci długotrwałej, która może trwać całe życie.

Informacje są przechowywane poprzez zmiany w połączeniach synaptycznych, a w przypadku pamięci długotrwałej poprzez zmiany strukturalne neuronów i syntezę białek. Pojemność i czas przechowywania różnią się w zależności od układu pamięci: pamięć sensoryczna przechowuje dużą ilość informacji przez bardzo krótki czas, pamięć krótkotrwała przechowuje około siedmiu elementów przez 20–30 sekund, a pamięć długotrwała ma zasadniczo nieograniczoną pojemność i czas trwania.

Systemy pamięci

• Pamięć sensoryczna: bardzo krótka, duża pojemność
• Pamięć krótkotrwała: ~7 elementów, 20–30 sekund
• Pamięć długotrwała: nieograniczona, potencjalnie trwała
• Konsolidacja stabilizuje długoterminowe magazynowanie