Muisti perustuu useiden aivoalueiden yhteistyöhön
Tutkimusten mukaan ihmisen eri muistityyppien toimintaan osallistuvat monet aivojen sisällä ja niiden poimuisessa kuorikerroksessa sijaitsevat osat. Yhdysvaltalaisen Templen yliopiston tutkija Jason Chein on vastikään todennut, että työmuistin kannalta keskeisiä aivoalueita on neljä.

Työmuisti
– toimii aivokuoressa
Dorsolateraalinen prefrontaalinen aivokuori on valvomo, joka tarkkailee aistimien välittämää informaatiovirtaa ja päättää, mitkä asiat ovat huomion arvoisia.
Päälakilohko säätelee tarkkaavaisuutta.
Ventrolateraalinen prefrontaalinen aivokuori lajittelee tiedot hyödyllisiin ja hyödyttömiin.
Täydentävä motorinen aivokuori huolehtii muistiaineksen toistamisesta.
Säilömuisti
– toimii aivojen sisäosissa
Hippokampus ja sen lähellä otsalohkon keskiosassa sijaitsevat alueet ovat keskeisiä säilömuistin toiminnan kannalta. Nämä rakenteet ohjaavat deklaratiivista muistia, toisin sanoen asiatietoja ja tapahtumia koskevia muistoja.
Pikkuaivot ja tyvitumakkeet pitävät yllä proseduraalista muistia, jonka varassa selviydytään erilaisista motorisia valmiuksia vaativista tehtävistä, kuten uimisesta.