Hebb formulerede en teori, der kan forklare, hvad der faktisk sker når nerveceller i hjernen bliver stimuleret på samme tid og gentagne gange aktiveres. Han påstod, at det skabte basis for dannelse af synapser eller forbindelse, der førte til celle samling gennem hvilken der blev dannet forbindelser. Hebb brugte eksemplet med en baby der hører fodtrin, en forbindelse bliver oprettet og babyen vil have en positiv eller negativ reaktion på fodtrin, afhængig af om det er en person de holder af eller frygter. Hebb’s teori er en hjørnesten i den moderne neurovidenskab og hans forklaringer om associativ læring, forbliver den accepterede model.