学习生化机制是指学习时神经系统（主要指脑）内发生的生物化学变化。即神经元间的传递物质和神经细胞内部的蛋白质与核糖核酸（RNA）的变化。研究表明，学习对于胆碱能系统的神经递质有重要影响。学习导致皮质部分产生较多的乙酰胆碱酯酶和乙酰胆碱。