Η μακροπρόθεσμη ενδυνάμωση είναι μια διαρκής αύξηση της ισχύος της συναπτικής μετάδοσης που ακολουθεί σύντομη, υψηλής συχνότητας διέγερση μιας οδού. Θεωρείται ευρέως ως ένας κυτταρικός μηχανισμός που διέπει τη μάθηση και τη μνήμη.

Όταν ένας προσυναπτικός νευρώνας πυροδοτεί γρήγορα και επανειλημμένα έναν μετασυναπτικό νευρώνα, η σύναψη γίνεται πιο αποτελεσματική. Τα επακόλουθα σήματα παράγουν μεγαλύτερες μετασυναπτικές αποκρίσεις. Η διαδικασία εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους υποδοχείς NMDA, οι οποίοι επιτρέπουν στο ασβέστιο να εισέλθει μόνο όταν το μετασυναπτικό κύτταρο είναι ήδη αποπολωμένο. Το ασβέστιο ενεργοποιεί μοριακούς καταρράκτες που εισάγουν περισσότερους υποδοχείς AMPA στη μεμβράνη και μπορούν να οδηγήσουν σε δομικές αλλαγές όπως η ανάπτυξη νέων δενδριτικών ακανθών.

Η μακροπρόθεσμη ενδυνάμωση έχει μελετηθεί εκτενέστερα στον ιππόκαμπο, ωστόσο παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν και σε άλλες περιοχές του εγκεφάλου. Ο αποκλεισμός των μοριακών βημάτων της LTP βλάπτει ορισμένες μορφές μάθησης στα ζώα. Η ενίσχυσή τους μπορεί να βελτιώσει την απόδοση. Το φαινόμενο παρέχει μια συγκεκριμένη γέφυρα μεταξύ της εμπειρίας και της διαρκούς αλλαγής στα νευρωνικά κυκλώματα.

Όταν μια σύναψη θυμάται πρόσφατη έντονη δραστηριότητα δυναμώνοντας, τότε λειτουργεί μακροπρόθεσμη ενδυνάμωση.