在突触电位增强时，快速传递维持了几分钟（在某些条件下达到一小时）。这个结果被许多研究者重新证实，其中的两位（FessardetSzabo，1961）使用了不同的生理样本（海生腹足类动物的神经结，电鳐的脑干，猫的海马）。然而，这种效应持续的时间太短，还不足以解释记忆。应考察其他持续时间更长的持久性变化。许多研究者假定，在重复刺激神经元时，神经元间的联结发生了稳定的解剖变化（轴突末梢“芽”的增生，表面附着力增加），因而突触传递持久地加快。但迄今为止，拉蒙和卡哈尔（Ramon y Cajal）为之辩护，赫布重新采纳的这个假设还没有得到真正的证明。布里格斯和基托（Briggs et Kitto，1962）设想了另一种性质的过程。现已知道，突触传递主要是因为化学介质（乙酰胆碱或去甲肾上腺素）在突触中的释放。这些化学介质在特种酶的作用下、在核糖核酸的指导下合成。根据该假设，神经元细胞体的反复兴奋将增强生物化学系统的活动，增加了合成特种酶的能力，进而增加了这些化学介质。由此，使得突触传递加速，为每一种记忆活动提供了稳定的、不同的、或部分不同的神经元网络。有些事实支持这个假设。克雷奇，罗森茨威格和贝纳特（Krech，Rosenzweig et Bennett，1956，1960，1961）对特里昂（Try－on）使用过的白鼠后代进行实验研究。结果证明，迷津学习最快的动物，其大脑中乙酰胆碱脂酶的含量高于迷津学习最慢的动物。
     这一结果与提出的生物化学过程相一致，但不是假设的直接证明。总之，正如格罗斯曼（Grossman，1967）所指出的，为使该假设有效地解释记忆现象，还应在特殊的突触方面证明，在特殊学习的时候该生物化学过程的加速。（3）神经胶质假设——罗森茨威格及其合作者（1964—1967）的实验揭示，在刺激丰富环境中生长的白鼠与在刺激缺乏环境中生长的白鼠相比较，大脑出现了量的变化，大脑质量增加，特别是枕叶的胶质细胞增加，而神经元则保持不变。研究者假设：数量的变化，特别是神经胶质（胶质细胞）的数量变化可能与记忆过程有关。在刺激丰富环境中饲养的动物，比在刺激缺乏环境中饲养的动物有较强的学习能力，这个事实为假设提供了证据。（4）神经系统的突触丰富假设——从神经系统的解剖变化来看，还应提及科格希尔（Coghill，1919）的假设，其重点主要放在个体的发展上面。假设认为，神经系统的发展在出生后仍然继续进行，从儿童到成人这段时间内逐渐减慢。发展的结果可能增加了潜在有效的突触数量，建立和改组神经元线路，由此增加了学习和记忆能力。萨代（Shadé，1959，1960）及其合作者的观察报告与该假设一致。经研究发现，白兔皮层树突的数量在出生后几周内有了增加，促进了新的神经元之间的联结。
     之后，解剖上的发展逐渐减慢，直至出生后的300天左右。该假设也认为突触增长的期限因物种而异：低等动物的突触增长期限较短，而高等哺乳动物和人类则较长。所以，萨代（1963）指出，发展过程对人类来说可持续到十四岁左右，这个年龄大体相当于发育停止的年龄，虽然个体之间有所差异。相对地说，在这个年龄上，某些心理行为和一般适应能力的可塑性较强（Welford，1963）。（5）生物化学假设——神经元的电活动造成细胞内部某些分子结构，特别是核糖核酸或特殊蛋白质的化学变化。最早提出的假设认为，结构变化是信息记忆的生物“编码”。有三类实验支持这种观点：第一类实验表明，神经系统的电活动与核糖核酸密度的增加有相关：例如，迫使习惯用右肢的白鼠用左肢来摄取食物，然后进行解剖研究，可以看到，主管左肢活动的右侧皮层神经元中核糖核酸有了增加（HydenetEgyhazi，1964）。同样，为有效地促进记忆巩固而对网状结构施加刺激，可导致大脑核糖核酸的总量增加（Bloch，SchmaltzetMontereuil，1968）。其次，信息迁移实验。雅各布逊（Jacobson，1965）及其合作者的实验非常精彩：两组白鼠分别在声音刺激（第一组）和光刺激（第二组）呈现时学习摄取食物。对学习后动物进行解剖，抽取其大脑中的核糖核酸，并注射到未进行学习的白鼠身上。