Долговременная потенциация — это устойчивое увеличение силы синаптической передачи, возникающее после кратковременной высокочастотной стимуляции нейронного пути. Она широко рассматривается как клеточный механизм, лежащий в основе обучения и памяти.

Когда пресинаптический нейрон быстро и многократно посылает импульсы на постсинаптический нейрон, синапс становится более эффективным. Последующие сигналы вызывают более сильные постсинаптические ответы. Этот процесс в значительной степени зависит от NMDA-рецепторов, которые позволяют кальцию проникать внутрь только тогда, когда постсинаптическая клетка уже деполяризована. Кальций запускает молекулярные каскады, которые встраивают больше AMPA-рецепторов в мембрану и могут приводить к структурным изменениям, таким как рост новых дендритных шипиков.

Долговременная потенциация наиболее подробно изучалась в гиппокампе, однако аналогичные процессы происходят и в других областях мозга. Блокирование молекулярных этапов долговременной потенциации ухудшает определенные формы обучения у животных; усиление этих этапов может улучшить результаты. Это явление обеспечивает конкретную связь между опытом и устойчивыми изменениями в нейронных цепях.

Когда синапс запоминает недавнюю интенсивную активность, становясь сильнее, это и есть долговременная потенциация.