ТНС воздействует на нервные клетки в том отделе головного мозга, в котором формируется память. В связи с этим человеку, употребляющему наркотик, становится трудно вспоминать текущие события, например то, что произошло несколько минут назад; нарушается кратковременная память, ему сложно выполнить задание, требующее многих последовательных действий.

Исследования группы людей, употребляющих марихуану постоянно в течение длительного времени, показали, что они не могли пересказать короткий текст, написанный на листе бумаги (стандартный тест на память). Им было также тяжело сконцентрировать внимание на других текстах, которые следовало прочитать. Курение марихуаны вызывает такие же изменения в мозге, как употребление кокаина, героина и алкоголя. Эти изменения усиливают склонность человека к употреблению других наркотических веществ.

Существует точка зрения, что марихуана убивает клетки мозга. При лабораторных исследованиях ученые выяснили, что большая доза ТНС вызывает атрофию клеток мозга. У лабораторных животных в возрасте 11-12 месяцев (примерно половина их продолжительности жизни) состояние головного мозга было такое же, как у совсем старых. Пока не известно, происходят ли аналогичные процессы в организме человека.