长期增强作用(Long-term potentiation，LTP)是突触可塑性(化学突触强度的变化)在大脑中发生的一种方式。LTP是突触加强的过程，发生在突触前和突触后神经元连接之间。LTP的突触增强作用与长期抑郁(LTD)的突触减弱相反，是构成学习和记忆基础的主要机制。
突触前神经元反复激发和刺激突触后神经元可发生LTP。这被称为赫布长时程增强作用（Hebbian LTP），因为它来源于唐纳德·赫布（Donald Hebb）在1949年的假设，即“一起燃烧的神经元连接在一起”。突触前神经元的反复刺激导致突触后膜离子通道的类型和数量发生变化。
兴奋性神经递质谷氨酸的两种突触后受体与LTP有关：1）N-甲基-D-天冬氨酸或NMDA受体和2）和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑啉丙酸或AMPA受体。虽然NMDA受体在谷氨酸结合时开放，但其孔通常被镁离子堵塞，阻止其它带正电的离子进入神经元。然而，突触前神经元释放的谷氨酸能与突触后AMPA受体结合，引起钠离子的涌入，导致膜去极化。当突触后膜被多次频繁的突触前输入去极化时，阻断NMDA受体孔的镁离子移位，使钠和钙离子流入神经元。
钙离子内流的增加随后引发一个信号级联，最终导致更多的AMPA受体被插入到质膜中。或者，信号级联可能磷酸化谷氨酸受体，使其能够长时间保持开放，并增强正电荷离子进入细胞的电导。因此，同样的突触前刺激现在将引起更强的突触后反应，因为更多的谷氨酸受体将被激活，更多的正电荷离子将进入突触后神经元。这种放大作用被称为突触增强或增强。
“熟能生巧”这句格言可以部分地用LTP来解释。当一个新的任务被学习时，新的神经回路被LTP强化。每次反复练习后，神经回路中的突触强度会增强，很快就能正确有效地完成任务。如果突触前刺激持续存在，新加强的连接可以持续几分钟到几周或更长时间，这意味着每次任务执行后，LTP都会保持。
当LTP功能正常时，我们可以轻松地学习和形成记忆。然而，LTP的异常与许多神经和认知障碍有关，如阿尔茨海默病、自闭症、成瘾、精神分裂症和多发性硬化症。更好地理解LTP背后的机制最终可能导致治疗。
