在20世纪初，两条看似毫不相关的线索彼此独立地浮现，把人类引向了探究学习问题的正确道路。第一条线索来自俄罗斯的伊万·巴甫洛夫，他设计了一整套精巧的实验，证明了动物也存在可靠的学习能力。他发现，如果每次端狗粮来的时候都摇铃铛，小狗就能学到铃铛声和美味饭菜之间的联系。
第二条线索来自西班牙的圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔，他通过观察和绘制成百上千的显微图片，意识到动物和人类的大脑一样，层层叠叠堆砌着数以百亿计的细小神经细胞。
在几十年后，加拿大心理学家唐纳德·赫布在《行为的组织》中发现了两者之间的神秘联系。赫布指出，巴甫洛夫在动物身上观察到的学习行为，完全可以用卡哈尔发现的微观神经网络加以解释。赫布的思想把巴甫洛夫和卡哈尔的研究联系在了一起。
20世纪80年代前后，人们发现了一种名为NMDA受体的蛋白质，它能够启动一系列生物化学变化，最终让突触变大变强。普林斯顿大学的华人科学家钱卓利用基因工程学的技术，让小老鼠的大脑无法生产这种蛋白质，结果小老鼠就失去了学习能力。后来，钱卓还在小鼠的海马体中生产了超量的这种蛋白质，这些小鼠在某些学习任务中表现出了超常的能力。
1999年，中国的高考语文科目中出现了《假如记忆可以移植》的作文题目。这个题目具有长久的话题性，尤其是在信息爆炸的时代，人类大脑如何适应这个数据爆炸的时代成为一个重要问题。赫布定律和聪明老鼠的研究表明，学习过程的本质就是两个相连的神经细胞差不多同时开始活动，因此它们之间的连接会变得更加紧密。
麻省理工学院的利根川进尝试在大脑中植入虚假的场景。他们的做法分为两步：首先，让小老鼠亲自进入某个场景，然后在海马体进行记录；接着，他们把感光的微小孔道输送到代表特定场景的神经细胞里，通过蓝光灯的照射，小鼠的脑海里就会出现虚假的回忆。
学习和记忆对于智慧生命的生存和壮大至关重要。没有学习，每一次太阳升起，对于生物来说都是全新和陌生的一天；有了记忆，生物个体和群体可以观察、积累和适应。在今天的世界上，人体的生物学演化速度根本无法赶上技术和信息积累的速度，但是我们至今仍然没有掉队。学习和记忆，就是我们最有力的武器。