Mecanismele invatarii, extrem de complexe, sunt atat nervoase cat si umorale. Mecanismele nervoase ale invatarii sunt : conditionarea clasica pavlovista, avand la baza elaborarea unor RC, tipul cel mai simplu si mai general de invatare, si conditionarea operanta, care intervine atunci cand in mod voit, printr-o anumita activitate, se obtine o recompensa sau se evita o pedeapsa. Ambele mecanisme se bazeaza pe procesul de diferentiere si sunt modificate prin experient
Substratul morfologic al procesului de invatare nu este inca precizat. Se presupune ca invatarea implica formarea unor conexiuni sinaptice, deoarece stimularea repetata a unor structuri nervoase produce in neuroni cresterea numarului dendritelor si umflarea terminatiilor, cresterea diametrului si alungirea terminatiilor axonilor.