La mémoire de travail est un modèle du fonctionnement de la mémoire à court terme, mais la mémoire à court terme est exposée, communément, comme permettant un maintien temporaire de l'information, tandis que la mémoire de travail est exposée comme permettant, à la fois un maintien temporaire, mais aussi la manipulation de l'information maintenue.
La mémoire de travail est un modèle de l'architecture cognitive. Elle conceptualise une partie du devenir de l'information une fois perçue par un individu. Si on prend l'exemple d'une information visuelle, de façon concrète, les choses se passent ainsi : les photorécepteurs de la rétine, activés par un stimulus, transmettront un codage de l'information sensorielle, liée au stimulus, aux aires concernées par le traitement d'informations visuelles, qui donneront, à leur tour, de la matière à traiter aux réseaux neuronaux chargés de traiter cette information, qu'on peut désigner comme « finalisée ». La mémoire de travail désigne des réseaux de neurones chargés de traiter une information finalisée, parmi d'autres qui interagissent entre elles pour accomplir les tâches citées plus haut (maintien et manipulation de l'information).
Les réseaux intervenant dans la mémoire de travail, s'exécutant sur une information finalisée, sont ainsi plutôt frontaux. D'ailleurs, en termes de fonctions exécutives, habituellement attribuées aux lobes frontaux, la mémoire de travail correspond à l'inhibition, à la mise à jour et à la flexibilité (Miyake, 2000). Impactant les lobes frontaux, à titre indicatif, il pourra être cité, la maladie d'Alzheimer, l'alcoolisme, le vieillissement normal, la démence fronto-temporale.
En 2018, Earl K Miller et d'autres chercheurs en neurosciences cognitives du Picower Institute for Learning and Memory du MIT constatent que lorsque la mémoire de travail est surchargée, le dialogue synchronisé des ondes cérébrales entre trois régions du cerveau (cortex préfrontal, champs oculaires frontaux, zone intrapariétale latérale) s'effondre. Un humain moyen ne peut être attentif de manière consciente, grâce à sa mémoire de travail, qu'à 4 ou 5 objets en même temps.
