Tankestrømmer og hjernens egne idéer skjer i fasesekvenser påvirket av det ytre miljø via sensoriske og motoriske erfaringer. Hebbisk læringsteori baserer seg på et inspirerende læringsmiljø allerede fra barneårene. Man var i tvil om synapsene var det eneste stedet for læring. Læring og hukommelse kan være to atskilte prosesser. Hukommelse kan vedvare selv om synapsene er ødelagt. Hukommelse blir bevart i metamorfosen hos insekter hvor det skjer en ekstrem ombygging av nerveganglier.
N-metyl-D-aspartat reseptoren (NMDA) er en ionotropisk og ligandstyrt kationkanal aktivert av nevrotransmittoren glutamat og som deltar eksitatoriske synapser involvert NMDA-reseptoren, blant annet i hippokampus, har en viktig funksjon i læring og hukommelse og gir strukturelle endringer i nevroner under lærings- og hukommelsesprosessen. NMDA-reseptoren blir også påvirket av psykofarmaka. N-metyl-D-aspartat reseptoren gir en midlertidig (transient) endring i kalsiumkonsentrasjon med tilhørende kalsium-kalmodulin induserte signalkaskader (kalsium-kalmodulin avhengige protein kinaser), med økt mengde av α-amino-3-hydroksy-5-metyl-4-isoksazolpropionsyre reseptorer. Signalkaskaden omfatter sekundære budbringere (syklisk AMP, NO), cAMP-responselement bindende protein (CREB), protein kinaser (e.g. protein kinase M Zeta), signalveier (MEK-ERK), transkripsjonsfaktorer og RNA-translasjon.