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在20世纪中末期，还有一位神经科学“大神”在研究记忆，只不过他没有研究人脑也没有用老鼠大脑做实验，而是另辟蹊径，将研究重点放在了微观层面的神经细胞上，并从根本上解释了记忆形成的神经机制，他就是埃里克·坎德尔，凭借对记忆神经机制的研究成果，他获得了2000年的诺贝尔生理医学奖。
起初，坎德尔对弗洛伊德心理学非常感兴趣，想专攻精神分析，并成为一名精神分析师。而大四那年，他听到了亨利的案例，这让他大为震撼，产生了浓厚的兴趣。
实际上，坎德尔秉持着“还原论”的思想，认为世界上任何复杂的系统和现象，都是可以进行化解和拆解，直到拆分到无法拆分为止，因此只要搞懂最基本的部分，再把最基本的部分组装回去，复杂的现象就能理解了。
坎德尔不同于所有研究记忆的科学家，他找到了一种叫作“海兔”的海洋动物作为实验对象。这是一种生活在浅海海底的软体动物，身长10厘米左右，长得很像没有壳的蜗牛。
坎德尔之所以要选海兔，是因为海兔非常符合他研究的标准，它不仅是完整的生命，而且有着最简单的神经系统，即“刺激—反射”。海兔是有腮的，位于身体内部，上面连接着一根管道，学名“虹吸管”，和海水连通。而海兔神经系统的一项重要任务，就是保证海兔在海水中获得氧气，防止在海水的冲击下受伤。如果海水冲击剧烈，或者有天敌攻击，海兔会迅速把鳃保护起来，防止腮在身体变形时受伤。海兔的这个神经反射回路在生物学上叫作“缩腮反射”。
坎德尔的具体实验方法是这样的：先刺激海兔的虹吸管，海兔受到惊吓，虹吸管和腮会本能地往回收缩，完成“缩腮反射”。这个刺激动作会反复进行，时间一长，海兔进入了“习惯化”的状态，缩腮反射会开始变弱。这是因为海兔的感觉神经元一个动作电位所引发的运动神经元反应的电位变弱了，感觉神经元与动作神经元之间的交流效能降低了。
接着，坎德尔在某一次重复刺激虹吸管之后，突然对海兔的尾部进行电击。这一次电击对海兔来说是实实在在的威胁，海兔马上变得敏感起来，虹吸管和腮迅速收缩，缩腮反射变得相当猛烈，感觉神经元所释放的电信号有了明显的增强。这个过程在心理学上叫作“敏感化”，海兔的感觉神经元与运动神经元之间的交流效能显著提高了。
随后，坎德尔对海兔“习惯化”“敏感化”和“条件反射”的整个过程进行了仔细的研究：海兔开始“习惯化”时，感觉神经元与运动神经元之间的突触，即神经元与神经元之间相联系的部位，其数量从2700个降到了大约1500个。随着习惯化时间的增多，突触前终端的数量从1300个下降到大约850个，活跃的突触终端数量甚至从500个减少到大约100个（此时的突触前终端只有大约40%是活跃的，能够释放神经递质，而其余的突触终端都在休眠）。在“敏感化”的过程中，这些突触终端的数量翻了一倍，直接从1300个增加到2700个，而活跃突触的比例也从40%增加到了60%。坎德尔还惊奇地发现，这一过程中海兔的运动神经元上居然长出了全新的分支，形成了全新的连接。
通过实验，坎德尔恍然大悟，原来短时记忆是在神经元层面的具体表现，就是神经元突触与突触之间连接强度的增强与减弱，而长时记忆则是原有神经元上长出了全新的突触分支，相当于神经元细胞的结构发生了变化。而如果这些新长出的分支不经常用，就会休眠，需要的时候再被唤醒。
这就完美解释了短时记忆与长时记忆的原理，比如当我们记忆单词“apple”的时候，3分钟内是完全记得的，相当于大脑里存储“苹果”这个东西的神经元，与“apple”这个字母组合的神经元之间突触连接强度增大；但如果你不进行复习，这两个区域的神经元连接就开始减弱。如果你经常复习，一吃苹果马上读“apple”，大脑内这两个区域的神经元突触连接就能一直保持“强联系”，时间一长，这些神经元就会长出全新的突触，专门把“苹果”的图像与“apple”的字母组合存储在一起。这样，“apple”这个单词就彻底进入了长时记忆。当你不使用英语时，这些新突触是休眠的，哪天突然要用英语了，跟“apple”有关的新突触就会被唤醒，直接启动“苹果”与“apple”的联系。
紧接着，坎德尔还发现，连续刺激海兔的感觉神经元5次后，海兔神经元的环腺苷酸浓度就会达到一定的阈值，导致细胞外信号调节激酶移动到细胞核，开启了某个基因的“开关”。而这个基因开关一旦打开，神经细胞就会生成一个叫作“环腺苷酸反应元件结合蛋白”（CREB）的蛋白质，它会像钥匙一样，开启神经细胞的再生长。就这样，全新的突触就长出来了，特定神经元细胞之间的联系也被加强了。坎德尔还专门做了实验去验证，发现如果把CREB破坏掉，神经细胞就再也长不出新的突触了。
坎德尔的研究还没有结束，通过深入研究，他发现CREB还分为两种——CREB-1、CREB-2。CREB-2符合“熟能生巧”原则，要让大脑内两个地方的神经元细胞建立起强联系，让神经元长出新的突触，就需要反复刺激，加强练习，也就是我们常说的“刻意练习”。然而，无论是人还是动物，最常使用的其实是CREB-1，这种蛋白质被激活后，会迅速让神经元长出全新的突触，并且让大脑内两个区域的神经元建立起紧密的强联系。
而CREB-1被激活有个条件，即高度的情绪化。当动物或人面临重大危险时，比如天敌出现、灾难，以及钟情的异性出现等情况，这时动物和人都会出现高度的情绪化，激活大量的细胞外信号调节激酶，而这种物质会直接让CREB-2失活，也就是说，我们的“刻意练习”不起作用了。而这时，CREB-1会开始大量出现，促进神经元新分支的迅速生长，从而产生长时记忆。这就是我们常说的“一朝被蛇咬，十年怕井绳”，这种恐惧会把当时的场景迅速转化为长时记忆，让一个人一辈子都忘不了那个场面，以免再受到伤害。
CREB的发现堪称脑科学和心理学界的一大盛事，让各界学者首度见证了长时记忆的形成过程。时年42岁的基因科学家蒂姆·塔利得知坎德尔的发现后，按照坎德尔的思路改造了果蝇的基因，使其能够大量分泌CREB，造就了一只“天才果蝇”，它拥有过目不忘的能力，任何任务只需要训练一次就能学会。后来，坎德尔和塔利展开合作，一起改造了海兔的基因，创造出了“天才海兔”，这种海兔竟然能记住周围贝壳的螺旋花纹、珊瑚礁的颜色、笼子角落的食物。这种只具备最简单的神经系统的动物居然能做高等哺乳动物才能做的事，实在令人难以置信。
意识到CREB的巨大价值之后，1997年，坎德尔与哈佛大学分子生物学家吉尔伯特、风险资本家弗莱明、神经科学家乌特贝克联手创立了全球第一家记忆制药公司，专注于开发治疗中枢神经系统疾病的药物，例如跟记忆相关的阿尔茨海默病的药物。后来这家公司还上市了，但由于债务问题，在2008年被罗氏制药公司收购。