学习与记忆是不可分的。记忆能力是人类由经验中学习的必要条件。有些幼儿能够回忆出生那一刹那的情景。虽还未能说话，但在他们以后的所画的画中，可以发现他们明显记住出生时的一些细节，甚至包括产房医疗仪器的声音（如心电图和吸管的声音）。显然记忆能力早在婴幼时期
就已萌芽。
最新研究发现，人的记忆和学习机制甚至可以早在未出生前就已发展了。
荷兰的荷特兰医师对25个足月胎儿进行研究。透过母亲的肚皮给予胎儿声音和振动刺激，每30秒一次，由超音波中可看到，胎儿受到刺激后，不到1秒，就会兴奋地踢脚或蠕动身体。但若先连续密集给予24次刺激，等10分钟后再次刺激胎儿，胎儿反而没有任何反应。这是一种短时记忆的形成。显示胎儿大脑在母亲体内已经可以经由学习而短暂地记住同一讯息，认出重复的刺激而加以漠视。研究进一步发现，在给予刺激后24小时，胎儿还是可以认出这个声音和振动，而没有做出反应。这表示胎儿大脑同时能够形成长时记忆，长达24小时，仍不会忘记。
胎儿记忆的神经传导机制是借着神经网路间的习惯化而形成。密集重复不断的刺激使神经细胞间的传导物质分泌下降，因而降低了神经冲动。使运动神经的反应消失。这种神经细胞间的习惯化是大脑短时记忆和学习的重要基础。长时记忆则要靠克列伯蛋白（creb）的参与。这种蛋白可进入神经细胞核内，起动基因，使其产生一连串特定物质，再由这些物质来稳固短时记忆形成的网路，使其能维持几天以上，记忆的讯息也因此被写入这个新形成的神经通道之中。
近年来的研究显示，胎儿大脑在母亲子宫内的活动已经相当频繁。有对异卵双胞胎早在20周大时就互相培养出共同的习惯性姿势或动作。甚至隔著羊膜，两者会常常脸颊碰触脸颊。到1岁大时，他们最喜欢的游戏就是隔著布帘寻找对方，直到碰到对方身体，然后双方都会开心地笑起来。
胎儿的学习、记忆能力有时令人惊讶，在母体内已经开始学习母语。人类听力在怀胎16周大时已经发育，母亲说话时的声波经由身体传到子宫，透过羊水到达胎儿耳朵。到了孕27周时，胎儿的哭声中已经带有母语中的韵律和特质。出生后，婴儿仍然记得在胎儿时期所听到的母语。所以美国婴儿会喜欢看着说美语的人，中国婴儿倾向望着说中文的人……。
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