Повторяющиеся прохождения импульсов через синапсы могут вызывать долгосрочные изменения функций нейронов и способствовать обучению и памяти следующим образом:

Повторное возбуждение нейронов приводит к тому, что в них возникают долговременные изменения, связанные с ростом синаптических соединений и увеличением площади их контакта между пресинаптическим аксоном и постсинаптической клеточной мембраной. 12

По одной из гипотез, повторная импульсация в нейроне, связанная с процессом запоминания, сопровождается увеличением концентрации кальция в постсинаптической мембране, что приводит к расщеплению одного из её белков. 12 В результате этого освобождаются замаскированные и ранее неактивные белковые рецепторы (глутаматрецепторы). 12

За счёт увеличения числа этих рецепторов возникает состояние повышенной проводимости синапса, которое может сохраняться до 5–6 суток. 2

Одновременно с этим образуются новые шипики на дендритах, а также увеличиваются число и величина синапсов. 2

После установления таких связей эти нейроны образуют клеточный ансамбль, и любое возбуждение хотя бы одного относящегося к нему нейрона, приводит в возбуждение весь ансамбль. 12