Вторую стадию, для которой характерна необратимость химических изменений в клетках, считают механизмом долговременной памяти. Сторонники химической теории памяти считают, что специфические изменения, которые происходят в нервных клетках под воздействием внешних раздражителей, и являются механизмами процессов закрепления, сохранения и воспроизведения следов полученных впечатлений.