Pamięć operacyjna to zdolność do zapamiętania informacji przez krótki czas i manipulowania nimi. Odgrywa ona istotną rolę w organizacji złożonych funkcji poznawczych, procesach adaptacyjnych, plastyczności psychicznej i świadomości. Sprawność pamięci operacyjnej związana jest głównie z czynnością grzbietowo-bocznych części kory przedczołowej mózgu oraz z aktywnością różnych układów neuroprzekaźnikowych, przede wszystkim dopaminergicznego, glutaminergicznego i BDNF. Badania z zakresu genetyki molekularnej wykazały związek pomiędzy polimorfizmem genów dla układu dopaminergicznego i glutaminergicznego mózgu, a sprawnością pamięci operacyjnej w schizofrenii oraz z polimorfizmem genu BDNF w chorobie afektywnej dwubiegunowej. Zaburzenia pamięci operacyjnej stwierdza się w schizofrenii i chorobie afektywnej dwubiegunowej oraz u zdrowych krewnych pierwszego stopnia pacjentów ze schizofrenią i chorobą afektywną dwubiegunową. Obecnie są uznawane za kognitywny marker endofenotypowy predyspozycji do zachorowania. W schizofrenii zaburzenia pamięci operacyjnej są podstawowym i utrwalonym deficytem, mogącym ulegać nasileniu wraz z czasem trwania choroby, który jest związany z uszkodzeniami strukturalnymi i zmianami czynnościowymi w korze przedczołowej. W chorobie afektywnej dwubiegunowej zaburzenia pamięci operacyjnej w okresie nasilenia objawów depresyjnych mogą mieć nasilenie podobne jak w schizofrenii. Metodami szczególnie przydatnymi do oceny zaburzeń pamięci operacyjnej jest test sortowania kart Wisconsin oraz test N-back, a wykonanie tych testów świadczy o stopniu zaburzeń czynności kory przedczołowej. Są one szczególnie przydatne w badaniach neuroobrazowania czynności mózgu podczas stymulacji kognitywnej.