Взаимосвязь левого и правого полушарий при выработке условных рефлексов обеспечивается наличием комиссуральной системы (мозолистого тела, передней, задней, гиппокампальной и хабенулярной комиссур межбугрового сращения), которая, соединяя анатомически два полушария головного мозга, обеспечивает перенос возбуждения из одного полушария в другое. Перерезка мозолистого тела прекращает (или сильно затрудняет) «перенос» условного рефлекса. Вместе с тем помощью метода условных рефлексов было доказано, что перерезка комиссур больших полушарий полностью не исключает межполушарное взаимодействие при выработке временной связи. Эти результаты свидетельствуют о возможности существования элементарных форм взаимодействия двух полушарий через четверохолмие и ретикулярную формацию ствола мозга.

На клеточном и молекулярном уровнях временная связь замыкается с помощью механизмов памяти. В начале выработки условного рефлекса связь осуществляется только при помощи механизмов кратковременной памяти: распространение возбуждения между двумя возбужденными корковыми центрами. По мере повторения действия условного и безусловного раздражителей и повторяющегося возбуждения соответствующих центров, распространения возбуждения между ними, кратковременная память переходит в долговременную (структурные изменения в нейронах). В настоящее время исследователи получают все новые и новые данные о механизмах памяти.