Dans les années cinquante, un neuropsychologue canadien, Donald Hebb, élabore une hypothèse qui sera à la base de la découverte de la plasticité neuronale.

Pour cet auteur, lorsqu'un neurone envoie des messages bioéléctriques répétés à un autre neurone, le deuxième devient graduellement plus sensible aux messages du premier. Ce phénomène est à l'origine de la mémoire instable ou "à court terme". De même, des stimulations répétées produiraient des modifications permanentes dans la structure neuronale qui seraient à l'origine de la mémoire durable ou "à long terme". L'apprentissage résulte de la modification des synapses et le rappel du passage de l'influx dans les voies particulières concernées. La multiplicité des contacts synaptiques pourrait alors constituer une banque de données d'un potentiel considérable.