Be+uiult等人將出生不久的白鼠分成兩組，一組生活在刺激豐富的環境中。另一組生活在刺激貧乏的環境中。一段時間后解剖發現，前者的腦皮層比后者要厚且重。Bennut認為，前者皮層較厚是由于軸突末梢增長、樹突增多、突觸間隙變窄，這樣相鄰神經元之間更易于相互作用。由此可以看出，學習和記憶可能是促進突觸生長的重要因素。而突觸的增加可以建立和改進神經通路，進而提高長時記憶的能力。

神經的電活動可以造成細胞中某些化學分子在數量和結構上的變化，這種變化很可能就是信息在長時記憶中的“編碼”。此觀點得到了三類實驗的支持。第一類實驗表明，神經細胞的電活動與RNA密度的增加有關。實驗發現，受過訓練動物的腦神經細胞中RNA含量會升高。注人RNA酶后又會破壞該動物對受訓練行為的記憶。第二類實驗發現，長時記憶可能與某些特殊蛋白質有關。在自鼠學習走迷宮之前注射蛋白質合成制劑，白鼠學習后4小時的記憶未受明顯影響，而學習后24小時及1周后的記憶則明顯提高。注射縹吟霉素、抗菌素則可以“消退”白鼠迷津學習的記憶，原因可能是這些物質抑制了神經細胞中蛋自質的合成。第三類實驗是記憶的移植研究。伯恩將對光發生退縮反應的渦蟲碾成碎片喂給沒有受過光訓練的渦蟲吃，結果后者也獲得了光退縮反應的記憶。Unger等用懲罰方式訓練大鼠“棄暗投明”，然后提取其腦液注人到未受訓練大鼠的腦中，結果后者居然也獲得了對黑暗的恐懼行為。后來的腦液分析發現，記憶遷移的物質主要是一種由15個氨基酸組成的短膚，取名為“恐暗素”。