人們即使沒有真實的記憶，也可能產生似曾相識的錯覺。英國《新科學家》雜誌報導說，實驗表明，識別出一個熟悉的物體或者場景，會激發大腦中的兩個過程，首先，大腦從其記憶檔案中搜索，看看這個場景的內容以前是否看到過。如果以前看到過，大腦的另一部分會將這個情景或者物體識別為「熟悉」。
為研究這種二階段理論，里茲大學的一個研究小組向志願者展示了24個常用單詞，然後對他們實施催眠術。研究人員告訴這18名志願者，如果向他們展示的單詞帶紅框，他們就會感到這個單詞熟悉，雖然他們不知道上次看到這個單詞是在什麼時候。但是如果向他們展示的單詞帶綠框，他們就會感到這個單詞屬於原來的24個單詞之列。然後，研究人員把這些志願者從催眠術中喚醒，向他們展示一系列畫有各種顏色方框的單詞。其中一些單詞不在原來的24個單詞之中，但是帶有紅色或者綠色的方框。
其中10名志願者說，當他們看到帶紅色的新單詞時，有一種奇怪的感覺，另外5名志願者說，這種感覺和似曾相識的錯覺非常相識。研究人員———里茲大學記憶研究小組的博士研究生阿基拉•奧康納說，這一研究結果為找到似曾相識錯覺的原因和人類記憶的基本活動帶來了線索。奧康納說，這個實驗告訴我們，實驗性地分離這兩個過程是有可能的，這對於最終確認兩個獨立的階段十分關鍵。科學家一向認為，以往的研究證明，似曾相識的錯覺可能是在大腦中的顳葉上產生的。一些患有顳葉癲癇的人經常產生似曾相識的錯覺。法國科學家發現，電擊顳葉的一部分會使人對遇到的每個事物產生似曾相識的錯覺。
馬薩諸塞理工學院(MIT)皮克韋爾學習和記憶研究所的研究員托馬斯﹒麥克休和同事們的研究發現，「似曾相識」是一種基於大腦記憶的類似錯覺的感覺。
記憶由許多部分組成，其中包括長期和短期記憶以及對系列事件的記憶。記憶是基於現實的，其形成牽扯到大腦中的不同部位。麥克休的研究小組則試圖弄清楚大腦中新記憶生成區域的神經線路，即大腦中海馬狀突起。
神經學家認為，記憶是由眾多腦細胞構成的，腦細胞之間通過極強的化學反應相聯繫。想喚醒記憶，就要定位和刺激某組腦細胞。大腦清楚記憶之間有相似性，也能分清相似但不完全相同的記憶。這種能力就是所謂的「模組分離」。免疫遺傳學諾貝爾獎得主利根川進多年前就發現了「模組分離」機制。這一機制能讓人通過某個提示找回全部記憶。
利根川進和麥克休認為，他們能夠找出負責控制「模組分離」的特定基因。他們運用基因工程的手段製造出了缺乏該重要基因的小白鼠。他們先把小白鼠放到地面有輕微震動的盒子里，小白鼠為了穩定重心會一動不動。然後他們又將小白鼠放到沒有震動的相似的盒子中，而換了地方的小白鼠還是會一動不動，很長時間之後才能分辨兩個盒子的不同。但正常的小白鼠卻能很快分辨出兩者的不同。
研究人員因此認為，大腦中的「模組分離」線路有時會失靈，這樣一來，新體驗和舊記憶似乎就成了完全相同的了，這正是人們產生「似曾相識」感覺的原因所在。利根川進說，對大多數人來說，這種現象並不常見，有趣的是，一些癲癇病人卻總是會有這種感覺。癲癇發作時，包括海馬狀突起在內的大腦顳葉中的神經元異常放電，會擾亂大腦線路。
對海馬狀突起的更充分瞭解能夠幫助我們研制出加強大腦中「模組識別」線路的藥物，這種藥物能夠幫助人們忘卻那些由熟悉的情景引發的可怕回憶。當然，如果過了頭，可能會產生相反的錯覺：對已有的記憶產生懷疑，即使你知道某些事情曾經發生過。
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