W tym momencie mówi się o długotrwałym wzmocnieniu synaptycznym: następuje znaczne wzmocnienie połączeń między tymi dwoma neuronami. Zgodnie z tą teorią przechowywanie przez układ nerwowy informacji zależy od tego, jakie połączenia między neuronami są w ten sposób modyfikowane. Pod wpływem omówionego procesu tworzą się sieci neuronowe, których rolą jest przechowywanie odpowiednich danych w pamięci. Zgodnie z tą teorią przechowywanie śladu pamięciowego jest procesem neurologicznym, podczas którego zachodzą strukturalne zmiany w neuronach i pojawiają się specyficzne obwody nerwowe. Rozerwanie tej sieci sprawia, że mózg zapomina.
Konsolidacja Istnieją także inne procesy, które prawdopodobnie są odpowiedzialne za przechowywanie śladów pamięciowych. Neurony pobudzane przez pewien czas w ten sam sposób zmieniają się pod względem chemicznym (wytwarzają np. kwasy rybonukleinowe i białka). Zwykle neuron przekazuje podobny wzór impulsu, jaki do niego dociera (impulsy nerwowe, dochodzące do komórki nerwowej, są przetwarzane i przekazywane w postaci przetworzonej. Np. jeśli neuron zostanie pobudzony przez inny neuron i w tym samym momencie hamowany przez dwa kolejne neurony, to o tym, jak zareaguje decyduje suma i siła bodźców wejściowych).