大脑中的长期记忆主要是通过神经元之间连接的变化来存储和检索的。这个过程涉及多个脑区，尤其是海马体和前额叶皮层等区域。
1. 存储机制：当新的信息进入大脑时，会首先被短期记忆系统处理。如果这些信息被认为重要或与个人经历相关联，则可能转化为长期记忆。转化过程中，神经元之间的突触连接会发生改变，这种变化包括结构上的调整（如突触数量增加、形态改变）和功能上的增强（如通过长时程增强作用）。海马体在这个阶段扮演了关键角色，它帮助将新的信息编码成更持久的形式，并促进相关脑区间的联系。
2. 检索机制：当需要从长期记忆中提取信息时，大脑会激活与该特定记忆相关的神经网络。这个过程受到多种因素的影响，包括上下文线索、情绪状态以及个体的注意力水平等。前额叶皮层在组织和指导检索过程中起到重要作用，它能够协调不同脑区的工作，并帮助筛选出最相关的信息。
3. 巩固机制：长期记忆并非一成不变，而是需要经过一段时间的巩固才能更加稳固地保存下来。这个过程涉及到蛋白质合成、基因表达的变化以及神经元之间新的连接形成等生理活动。此外，睡眠也被认为对记忆的巩固至关重要，在某些类型的深度睡眠期间，大脑会重播白天经历过的事件，从而加强相应的记忆痕迹。

总之，长期记忆的存储和检索是一个复杂的过程，涉及多个脑区之间的相互作用及多种生物化学机制。