La memòria sorgeix de la comunicació química entre neurones mitjançant la sinapsi, on participen proteïnes específiques que regulen el pas de molècules essencials per al processament de la informació i l'aprenentatge. Recentment, investigadors han pogut observar a escala atòmica la proteïna Asc-1, present a la membrana neuronal i que actua com una "compuerta" que s'obre i es tanca per permetre el transport d'aminoàcids clau per la memòria. Entendre la seva estructura tridimensional pot obrir la porta al desenvolupament de nous fàrmacs per tractar trastorns neurològics i mentals.

D'altra banda, s'ha desenvolupat una nova proteïna modificada anomenada LIMK1, a la qual s'ha afegit un "interruptor molecular" que es pot controlar amb el fàrmac rapamicina, conegut pels seus efectes beneficiosos en el cervell i l'envelliment. Aquesta proteïna permet manipular la plasticitat sinàptica —la capacitat de les connexions neuronals d'adaptar-se i canviar—, que és fonamental per la formació i manteniment de la memòria. Tot i que la relació exacta entre certs processos moleculars, com la polimerització de l'actina i la codificació de la memòria, encara està en estudi, aquests avenços apunten a una explicació molecular de com els records poden persistir malgrat la renovació constant de les molècules que els sustenten.