除了蛋白分子的這種聚合兩種刺激信息的功能外，在海兔模型研究中，發現了受體分子激活的腺苷酸環化酶蛋白質也有這種聚合功能。單獨條件刺激的信息傳到突觸後膜，可以引起其膜電位的去極化，繼而可使適量鈣離子流入細胞膜內，隻能造成腺苷酸環化酶分子輕度活化，形成少量第二信使環磷酸腺苷，非條件刺激引起突觸前末梢釋放大量神經遞質，並與突觸後膜上的-蛋白相關性受體蛋白分子結合。
如果條件刺激和非條件刺激以一定時間間隔順序呈現，上述兩個過程就會引起腺苷酸環化酶分子的髙度激活由此可見，腺苷酸環化酶分子可以受到雙重激活，這一特性使它具備了能夠實現經典條件反射中，暫時聯係形成的機製。雖然腺苷酸環化酶分子並不是受體蛋白，但它參與學習機製的變構作用，其中必要的前提，是受體蛋白的激活。因此，這種學習機製也是由受體蛋白分子變構作用所製約的。
從上述兩種蛋白分子聚合兩類刺激信息的特性上，可以看出學習的分子生物學基礎，正是這類蛋白分子在變構基礎上產生的聚合信息特性。隨著科學的發展，可能會發現更多蛋白分子的變構作用參與學習機製的調節。
六、海馬的記憶功能
海馬是端腦內的一個特殊古皮層結構，位於側腦室下角的底壁，因其外形酷似動物海馬而得名。臨床觀察發現海馬損傷的患者發生順行性遺忘症，因而引起生理心理學家們的重視。20世紀60年代以來，海馬與學習記憶的關係，一直是生理心理學研究的熱門課題。這些研究發現，海馬的生理心理功能極為複雜，不僅與學習記憶有關，還參與注意、感知覺信息處理、情緒和運動等多種生理心理過程的腦調節機製。本節主要討論海馬與記憶的關係。
(一）海馬的形態與功能特點
與新皮層不同，海馬與其附近的齒狀回是古皮層，僅有3層細胞結構，即分子層、錐體細胞層和多形細胞層。分子層主要由來自內嗅區的纖維和錐體細胞尖端樹突的分支所組成，在分子層和錐體細胞層之間還分布兩個神經纖維層，在多形細胞層之外還有一個白質層，緊貼腦室膜之下稱為室床，主要由海馬的傳入和傳出纖維組成。沒有神經細胞，故不能稱為海馬的細胞結構層。所以海馬的組織學研究也可將之分為6層，但與新皮層的6個細胞結構層不同，是僅由3個細胞層形成的古皮層。
對側性聯係較少。如果在單側刺激內嗅區，則發現在同側海馬齒狀回內很容易引起現象，而在對側，海馬齒狀回內，則很難引起這種現象。如果用建立經典條件反射的程序對兩側內嗅區施以刺激時，就會發現效應的呈現也符合經典條件反射建立的基本規律，從而證明現象可能是一種學習的腦機製。這種實驗是這樣進行的，如果刺激對側內嗅區，隨後以不到20毫秒的間隔期施用同側內嗅區刺激，這樣處理重複幾次以後就會發現，單獨應用對側內嗅區的刺激，也會很容易引起同側海馬齒狀回的現象。
這就是說，把對側內嗅區刺激當作條件刺激，同側內嗅區刺激作為非條件刺激（強化），可以建立海馬齒狀回的現象條件反射；如果把條件刺激和非條件刺激呈現的順序顛倒過來，或者延長條件刺激與非條件刺激呈現的時間間隔至200毫秒以上，則發現齒狀回的突觸興奮性明顯降低。這表明，兩側內嗅區穿通回路的神經末梢在同一海馬齒狀回顆粒細胞上所形成的突觸(異源性突觸），隻有按條件反射建立的規則。
(三）從短時記憶向長時記憶的過渡
一些實驗研究表明，海馬在短時記憶過渡到長時記憶中起著重要作用。中國科學院心理研究所劉善循、匡培梓實驗研究了這一問題。他們使大白鼠在穿梭箱內建立暗回避條件反應。經1日訓練暗反應率為試驗次數的40者，稱為條件反射未形成組；經4~5日訓練暗反應率達80以下者，稱不鞏固組；經20日訓練暗反應率穩定在80以上者，稱鞏固組。對以上3種動物分別損毀海馬或皮層。手術1~2周之後，檢查或再次訓練動物，記錄它們暗回避條件反應率達80時所需訓練日數。結果表明，三者之間的差異是顯著的，證明了手術前記憶越鞏固，受海馬損毀的影響越小。皮層損毀的動物在術後再訓練中，未表現出這種組間差異。他們認為，這些實驗結果表明，損毀雙側海馬對記憶的影響依賴於記憶鞏固水平，並認為海馬在記憶形成的早期階段更為重要。
生理學和心理學研究表明，人類的記憶是由一個複雜的記憶係統來實現的，對於記憶，文獻有各種分類方式。認知心理學將記憶分為瞬時記憶、短時記憶、中期記憶、長期記憶和聯想式記憶。根據臨床觀察不同腦部損傷患者的特征，提出了陳述性記憶（指對曾經發生的事實與事件的記憶，往往需要有意識地提取才能得到，也稱明顯記憶）和非陳述性記憶（指人們往往不能直接意識到，而要經過多次出現才能逐漸獲得的記憶，也稱隱含記憶）。
第2種記憶形式已發現有多種，除大家熟知的運動與認知技巧、條件反射外，還有啟動效應。啟動效應是指前麵出現的刺激有促進後來同樣或同類刺激的辨認或檢出的效果。海馬損傷患者隻產生對陳述性記憶的障礙，而其認識技巧和啟動效應仍與正常人一樣；資料還表明，海馬及其相關結構是實現中期記憶（容量大，記憶時間以月記）的神經基礎；長期記憶(幾分鍾到終身）一般認為是大腦皮層聯合區的功能；而短期記憶（幾秒鍾到一分鍾，容量有限）則可能涉及多個腦區，前額葉可能是最重要的。人類的記憶因不同時程和不同的性質而呈現複雜性，不同的記憶涉及的大腦區不同，但作為整體的人腦，各類記憶之間又存在複雜的相互聯係。
因此，一個大腦結構可能參與多種記憶功能的實現，而每一種記憶功能也是多個大腦結構相互協調的結果，但人類的記憶係統是極其複雜的，探索整個記憶係統是如何組織起來的這一問題，難度可想而知。
對於人類海馬記憶功能的認識，關鍵資料來自於對海馬損傷患者的觀察和測試。由於患者的觀察數量有限，且不易確定不同大腦結構在記憶中的作用，人們開展了大量遺忘症動物模型的研究（其中以鼠及猴類的遺忘症研究最多），以期進一步確定海馬及其周圍結構的記憶功能。對猴子的研究表明，單獨海馬損傷可造成遺忘症，但其程度較輕；若海馬及其周圍皮層（包括旁海馬皮層及嗅周皮層）的破壞則可產生嚴重記憶障礙，且單獨損傷旁海馬皮層和嗅周皮層也出現嚴重的記憶障礙，說明這些結構在引起嚴重記憶障礙中起重要作用。
海馬神經元有突觸長時程增強效應則提示，人類及其他哺乳類存在長期記憶，這種記憶需要經過一個鞏固過程，而海馬則可能在此鞏固過程中起關鍵的作用。此外，海馬似乎隻對特定性質的記憶選擇性起作用，比較明確的是對陳述記憶起作用，而且內側額葉的不同部分可能對類型記憶內容分別起作用。對裂大腦人記憶功能的研究，包括海馬聯合胼胝體額外損傷患者的研究證明，左、右兩側海馬聯係的切斷，造成自由回憶發生障礙但卻不影響識別，因為回憶需要提取多個線索。因此海馬對於需要將不同半球的多種線索連接成一個一致的表示是必須的。