ฮิปโปแคมปัส (Hippocampus) ตั้งอยู่ในสมองส่วน medial temporal lobe ในผู้ป่วยโรคสมองเสื่อมแบบอัลไซเมอร์ ฮิปโปแคมปัสมีความบกพร่องในการจัดการความจาระยะสั้น ภาวะสมองเสื่อม (Dementia) เป็นความผิดปกติด้านการเรียนรู้ที่พบได้บ่อยที่สุด เกิดขึ้นได้จากสาเหตุหลายประการแต่ที่พบบ่อยที่สุดคือ โรคสมองเสื่อมชนิดอัลไซเมอร์ จุดที่น่าสนใจในแง่ของการใช้ดนตรีบาบัดสาหรับผู้ป่วยกลุ่มนี้คือ แม้แต่กรณีขอผู้ป่วยที่อาการสมองเสื่อมเป็นมากแล้ว ผู้ป่วยก็ยังสามารถตอบสนองต่อดนตรีได้ ผู้ป่วยยังคงตอบสนองกับท่วงทานองที่คุ้นเคยได้และสามารถจะร้องตามไปด้วยและสามารถบอกได้เมื่อมีการแปลงทานองเดิมให้เพี้ยนไปจากเดิม
ความจาสามารถพัฒนาให้ดีขึ้นได้เมื่อสภาวะทางอารมณ์ที่ดี และดนตรีเองก็เป็นตัวกระตุ้นที่มีประสิทธิภาพในการสร้างอารมณ์ได้หลายหลายแบบ เครือข่ายประสาทภายในฮิปโปแคมปัสที่ทาหน้าที่จัดการในการสร้าง จัดระเบียบ และบันทึกข้อมูลเป็นความจาระดับต่างๆ จะเชื่อมต่อกับเครือข่ายของสมองส่วนอะมิกดาลา (Amygdala) ซึ่งเป็นส่วนที่ประมวลผลด้านอารมณ์ เมื่อผู้ป่วยอัลไซเมอร์กาลังใช้ความจาระยะสั้น สมองส่วนอะมิกดาลาจะได้รับการกระตุ้นมากกว่าสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ข้อมูลนี้บ่งชี้ว่าอารมณ์เป็นปัจจัยสาคัญสาหรับระบบความจาระยะสั้นของผู้ป่วยอัลไซเมอร์
งานวิจัยที่แสดงผลการศึกษาด้านการจาที่ดีขึ้นและผลการศึกษาด้วยคลื่นไฟฟ้าสมอง (EEG) แสดงให้เห็นว่า การฝึกซ้อมร้องเพลงโดยผู้ป่วยโรค multiple sclerosis เป็นวิธีการบาบัดที่ได้ผลที่เกี่ยวเนื่องกับการฟื้นฟูความจา โดยพบการกระตุ้นสมองส่วน frontal lobe ทั้งสองข้างเพิ่มขึ้น ดนตรีที่ถูกออกแบบให้มีโครงสร้างจังหวะที่เหมาะสมสามารถเหนี่ยวนาและกากับจังหวะการทางานของสมองอย่างเป็นระเบียบในขั้นตอนของขบวนการจา โดยผ่านการจัดระบบและย่อยส่วนข้อมูลที่จะเข้าสู่สมองอย่างเป็นลาดับตามจังหวะดนตรี หลักการนี้เหมือนกับการส่งผ่านข้อมูลทานองสู่สมองด้วยเทคนิค Melodic intonation therapy
ในผู้ป่วยโรค multiple sclerosis อาจพบความผิดปกติเกี่ยวกับความจาซึ่งสัมพันธ์กับความบกพร่องด้านการเรียนรู้ นักดนตรีบาบัดสามารถใช้วิธี Melodic intonation therapy เพื่อช่วยแก้ไขปัญหาเรื่องความจา โดยที่ผู้ป่วยจะได้ฝึกจาคาศัพท์หรือข้อมูลที่สอดแทรกในบทเพลงหรือดนตรี จากงานวิจัย
พบว่าผู้ป่วยได้รับการฝึกด้วยการสอดแทรกทานองดนตรีมีความจาดีกว่ากลุ่มผู้ป่วยที่ฝึกท่องคาศัพท์โดยการพูดซ้าๆ การศึกษาคลื่นไฟฟ้าของสมอง (EEG) ยังช่วยยืนยันสมมติฐานที่ว่า การฝึกซ้อมร้องเพลงมีประสิทธิภาพมากกว่าการฝึกซ้อมพูดอย่างเดียว โดยพบว่าคลื่นไฟฟ้าสมองในกลุ่มที่ร้องเพลงมีสัญญาณเพิ่มขึ้นในสมองส่วน frontal lobe สองข้างมากกว่ากลุ่มที่ท่องโดยการพูดอย่างมีนัยสาคัญ ตาแหน่งนี้สัมพันธ์กับการประมวลผลความจา และพบว่าโครงสร้างจังหวะของดนตรีและอารมณ์ที่ถูกกระตุ้นจากทานองดนตรีทาหน้าที่เป็นกลไกสาคัญในการบาบัดผู้ป่วยที่มีความผิดปกติด้านความจา