I sistemi neurali utilizzati dalla memoria procedurale sono comunemente presi di mira dal virus dell'immunodeficienza umana; il corpo striato è la struttura maggiormente colpita. Gli studi di risonanza magnetica hanno anche dimostrato l'irregolarità della sostanza bianca e l'atrofia subcorticale dei gangli della base, aree necessarie sia per la memoria procedurale sia per l'abilità motoria. La ricerca applicata che utilizza vari compiti di memoria procedurale hanno dimostrato che le persone sieropositive ottengono risultati peggiori rispetto ai partecipanti HIV-negativi, il che suggerisce che le prestazioni complessive peggiori nei compiti sono dovute a specifici cambiamenti nel cervello causati dalla malattia.