前文已经讲到，电信号会在神经元和神经元之间进行中继，但具体情况并非如击鼓传花一般简单。

几乎所有的突触都很弱，一个突触中神经递质作用产生的电位变化远远小于激发一个有效的电信号的要求，信号的传递需要多个突触的配合。事实上，树突和轴突尽管都进行与电信号有关的工作，但是它们的工作方式截然不同——轴突负责传递信号，而树突负责聚合。当一个树突的多个分支同时收到多个化学信号时，这些信号就能联合起来“说服”胞体产生一个可由轴突传递的有效电信号。

而更实际的情况中，各个突触的强度也是不一样的，或者说，它们在“说服”胞体这一过程中有着不同的话语权。在记忆的形成过程中，突触强度的提高是一个重要环节，相当于一种“重新赋权”。其原理简略来讲，一方面神经递质的量会增多，另一方面神经递质的受体数量会增多。

另一个重要环节是突触的新生与消失，相当于神经元的“重新连接”。突触的新生是指两个神经元相接之处神经递质囊泡、受体等突触必要结构的出现，而其消失意味着这些结构的移除。近十年来相关研究的重要发现是，在成年人的大脑中也会出现突触的新生与消失（此前的普遍观点是成年大脑的突触情况已经定型，不再发展）。不过，突触动态变化的具体原因目前仍未探明。

基于这两种现象的存在，Donald Hebb提出了著名的突触可塑性的“赫布规则”：如果两个神经元被反复地同时激活，它们之间的连接就会双方向增强；如果两个神经元反复地相继被激活，从先被激活的那个神经元通向后被激活的那个神经元的连接就会单方向增强。而在针对一对神经元的刺激实验中，这两条规则都得到了支持。由此，则可以初步解释记忆如何在反复刺激中形成了。