顔の認知は、人間が社会生活を営む上で最も高度かつ専門化された情報処理の一つです。脳科学の観点から人の顔が覚えられない原因を探ると、視覚情報を処理する後頭葉から側頭葉の腹側に位置する脳機能「紡錘状回（ぼうすいじょうかい：Fusiform Gyrus）」、とりわけその中に存在する紡錘状顔領域（FFA: Fusiform Face Area）の働きが中核にあります。
定型発達の脳では、通常の物体（車やコップなど）を認識する際、パーツの集合体として分析的に知覚します。しかし「人の顔」に出会った瞬間に限り、紡錘状回が瞬時に活性化し、目・鼻・口の相対的距離や立体構造をひとまとめのパターンとして一括処理する「全体論的処理（ホリスティック処理）」を発動させます。相貌失認を抱える人は、この紡錘状回の神経ネットワークの接続性や活性化に偏りがあり、顔を通常の物体と同じように「個別のパーツの集まり」としてしか知覚できません。そのため、髪型が変わるなど一部のパーツが変動すると、全体としての同一性が完全に崩壊してしまうのです。
さらに臨床現場で頻繁に議論されるのが、人の顔が覚えられない発達障害との親和性です。自閉スペクトラム症（ASD）や注意欠如・多動症（ADHD）との関連性には、明確な認知プロセスの違いが存在します。
- 自閉スペクトラム症（ASD）：対人コミュニケーションの特性から、他者の目元や表情全体へ視線を向けること（アイコンタクト）自体に強い負荷を感じる傾向があります。また、細部に意識が囚われる「局所優先処理」の特性が強いため、顔全体を統合して記憶することが構造的に苦手なケースが多く、先天性相貌失認を併存する割合も高いと報告されています。
- 注意欠如・多動症（ADHD）：顔の認識機能自体（紡錘状回）に器質的異常がない場合でも、対面時に周囲の環境刺激や会話内容に注意が激しく散漫し、視覚的なインプットがワーキングメモリに定着しないことによって「結果として顔を全く覚えていない」という状況が発生します。
このように、一口に「顔が覚えられない」と言っても、純粋な顔認識モジュールの機能低下なのか、視覚的注意の配分不全なのかによって、根本的な原因は枝分かれしています。
