Xotiramexanizmining biologik asoslari asosan sabh va jayralar va ularning o'zaro aloqalari ga bog'liq. Neyronlardan dendritlar va aksonlar orqali impulslarni uzatib, xotirashakllanishida ishtirok etadi. Sinapslaridagi o'zgarishlar, jumladan yangi sinapslarning hosil bo'lishi yoki mavjud sinapslarning mustahkamlanishi, uzluq muddatli xotirani shakllantiradi. Gipokampus miyada xotirashakllanishi va saqlanishi uchun muhim rol o'ynaydi. Neyrotransmitterlar, masalan, glutamat va asetilxolin, xotira jarayonida ishtirok etadi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatadi, uchqu, ozuq va stress ham xotira mekanizmlariga ta'sir ko'rsatishi mumkin. Yosh o'tgansayin xotira bilan bog'liq biologik jarayonlar zo'aflashishi mumkin.