การเรียนรู้เกี่ยวกับระบบประสาทนั้นขึ้นอยู่กับความเชื่อที่ว่าสมองทำงานเหมือนคอมพิวเตอร์เมื่อกำลังประมวลผลข้อมูลใหม่ การป้อนข้อมูลการจัดระเบียบและการดึงข้อมูลเป็นข้อควรพิจารณาเบื้องต้น พื้นฐานทางชีววิทยาของการเรียนรู้ระบบประสาทเป็นระบบประสาทซึ่งหมายถึงโครงสร้างที่เชื่อมโยงกันของเซลล์สมอง ความเข้าใจในความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างสมองและฟังก์ชั่นนี้ได้ถูกนำไปใช้ในการพัฒนาการเรียนรู้ที่ดีขึ้นและแนวคิดการเก็บความทรงจำ กรอบยังทำหน้าที่เป็นพื้นฐานของระบบเครือข่ายประสาทเทียม
ตามโมเดลการเรียนรู้ของระบบประสาทข้อมูลจะเข้าสู่สมองเป็นครั้งแรกผ่านการป้อนข้อมูล สมองจะต้องเก็บข้อมูลนี้และรวมเข้ากับข้อมูลที่มีอยู่แล้วผ่านองค์กรข้อมูล ขั้นตอนสุดท้ายคือการดึงข้อมูลซึ่งสมองพัฒนาระบบสำหรับการเก็บข้อมูลจากใจและใช้งาน การเรียนรู้ทางระบบประสาทจึงหมายถึงกระบวนการรวมที่สมองรวบรวมจัดเก็บและใช้ข้อมูลที่ได้จากประสบการณ์ชีวิต บางครั้งกระบวนการเรียนรู้จะถูกเข้ารหัสในสมองจนการดึงข้อมูลเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติในสถานการณ์ที่คุกคาม
หน่วยความจำจึงเป็นแนวคิดที่สำคัญในการเรียนรู้ระบบประสาทเช่นเดียวกับที่มีในคอมพิวเตอร์ การเข้ารหัสข้อมูลอย่างมีประสิทธิภาพสามารถช่วยได้ด้วยเทคนิคช่วยในการจำ วิธีการเหล่านี้เกี่ยวข้องกับการจำข้อมูลจำนวนมากผ่านตัวชี้นำหน่วยความจำ ตัวอย่างเช่นบุคคลอาจพยายามเรียนรู้คำศัพท์ยาว ๆ โดยสร้างประโยคที่แต่ละคำมีอักษรตัวแรกของทุกคำในรายการ วิธีการอื่นอาจเกี่ยวข้องกับการสร้างภาพจินตนาการที่แสดงถึงคำ วิธีการนี้เป็นเรื่องธรรมดาในการจดจำข้อมูลที่ซับซ้อนเช่นคำศัพท์ทางการแพทย์
อุปกรณ์ช่วยในการจำมักขึ้นอยู่กับแนวคิดที่สำคัญอีกอย่างหนึ่งในการเรียนรู้เกี่ยวกับระบบประสาท: รูปแบบการเรียนรู้ที่สมองมีส่วนร่วมมากที่สุด บุคคลบางคนมีความเชี่ยวชาญมากขึ้นด้วยวิธีการเรียนรู้ด้วยภาพในขณะที่คนอื่นทำงานได้ดีขึ้นเมื่อเรียนรู้การอ่านหรือใช้คำมากกว่า วิธีการอื่น ๆ อาจรวมถึงการเรียนรู้ด้วยเสียงและการเรียนรู้แบบร่วมมือประยุกต์
ครูของการเรียนรู้ระบบประสาทบางคนโอบกอดแนวทางแบบองค์รวมเพื่อการเรียนรู้ กล่าวอีกนัยหนึ่งบุคคลควรพิจารณาความคิดและแนวคิดในลักษณะที่เป็นธรรมชาติมากกว่าพึ่งพาวิธีการเรียนรู้ท่องจำที่เน้นข้อเท็จจริงที่เฉพาะเจาะจงและโดดเดี่ยว การจดบันทึกจึงอาจประกอบด้วยวิธีการคล้ายต้นไม้ที่แนวคิดแตกแขนงออกจากกันและแต่ละคนสร้างความสัมพันธ์ที่ไม่ซ้ำกันของพวกเขาเอง
การส่งและการเก็บข้อมูลเกิดขึ้นระหว่างเครือข่ายของเซลล์ประสาทหรือเซลล์สมอง เครือข่ายประสาทยังเป็นพื้นฐานของปัญญาประดิษฐ์มาก ในความเป็นจริงการเรียนรู้เกี่ยวกับระบบประสาทในบางครั้งหมายถึงวิธีการออกแบบปัญญาประดิษฐ์ที่เลียนแบบโครงสร้างประสาทของมนุษย์ เครือข่ายประสาทดังกล่าวได้พิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในด้านประสิทธิภาพของเครื่องจักรที่ซับซ้อนมากมายตั้งแต่การรู้จำเสียงพูดไปจนถึงการควบคุมการทำงานของหุ่นยนต์
สำหรับวิธีการเหล่านี้โครงสร้างขนาดเล็กประดิษฐ์ที่มีลวดลายตามเซลล์ประสาทของมนุษย์เป็นที่รู้จักกันในชื่อหน่วยหรือโหนด เช่นเดียวกับเซลล์ประสาทหน่วยเหล่านี้ถูกตั้งโปรแกรมให้รับข้อมูลขาเข้าหรืออินพุตและเพื่อส่งข้อมูลหรือเอาต์พุต ในเครื่องปัญญาประดิษฐ์ส่วนประกอบอินพุทและเอาท์พุทจะถูกเชื่อมต่อซ้ำ ๆ เพื่อให้เกิดการเชื่อมโยงภายในระบบปัญญาประดิษฐ์ ความสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นเหล่านี้เป็นการเรียนรู้ระบบประสาทและ - เช่นเดียวกับการเรียนรู้ของมนุษย์ - สมาคมสามารถเสริมสร้างความเข้มแข็งเมื่อมีการเข้ารหัสและจดจำ ความเข้มแข็งเกิดขึ้นผ่านกฎการเรียนรู้หรือการวัดน้ำหนักและอัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์
