Sinaptik iletimin etkinliği sabit değildir. Aktivite, sinapsları saniyelerden ömür boyu sürebilecek süreler boyunca güçlendirebilir veya zayıflatabilir. Bu sinaptik plastisite, öğrenme ve hafıza için temel bir hücresel mekanizma olarak yaygın olarak kabul edilmektedir.

Uzun süreli güçlenme ve uzun süreli zayıflama, en iyi tanımlanmış formlardır. Bunlar, presinaptik ve postsinaptik aktivitenin zamanlamasına ve yoğunluğuna bağlıdır, genellikle NMDA reseptörleri yoluyla kalsiyum akışını gerektirir ve nihayetinde postsinaptik reseptörlerin sayısını veya özelliklerini ve dendritik dikenlerin yapısını değiştirir. Kolaylaştırma ve zayıflama gibi daha kısa süreli formlar, devam eden davranışın zaman ölçeğinde bilgi işlemeyi şekillendirir.

Plastisite kendi içinde esnektir: nöromodülatörler, gelişim evresi ve önceki geçmiş, sinapsların ne kadar kolay değiştiğini etkiler. Plastisite düzensizliğinin bağımlılık, kronik ağrı ve gelişimsel bozukluklarla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Plastisitenin deneysel olarak uyarılması ve engellenmesi, belirli sinaptik değişikliklerin davranışsal öğrenme için gerekli olup olmadığını test etmek için temel araçlar olmaya devam etmektedir.

Zamanlaması iyi ayarlanmış birkaç sinyal, bir sinapsı saatlerce ölçülebilir şekilde değiştirebilir.