众所周知，人和高等动物都能适应外界环境的变化而改变自身行为。所谓学习就是接受环境信息、积累经验以改变自身行为的过程；。记忆则是将所得信息或经验在脑内贮存和提取的过程。关于记忆类型，绝大多数神经生理学家和心理学家都认为存在瞬时记忆、短时记忆和长时记忆三种类型，而且它们的神经机制是不同的。
学习记忆是脑的高级机能，其神经基础是中枢神经系统的可塑性，包括神经网络、神经环路和突触连接等不同的层次水平，其中突触是最易变的环节，也是神经可塑性的关键部位。突触可塑性的表现形式有两个方面：一是突触传递效能的改变；二是突触结构参数的变化。
目前，LTP已被公认为导致学习、记忆的突触可塑性形成的物质。记忆很可能就是通过大量神经元的可塑性变化，而使信息贮存在脑内大量神经网络上的。有人已用实验证明动物记忆力的强弱与其LTP的强度有显著相关性。另一方面，人们在海马的LTP研究中已得到有关神经活动导致突触形成的证据，即LTP产生后突触数量增加。学习记忆或经验积累不仅引起新突触的形成，而且也使现有突触的亚显微结构发生变化。例如：有人报道突触后致密物质的穿孔物质随经验和年龄而增长，其厚度明显受突触前冲动和环境条件的影响。有人从脑内信息贮存与结构相关性的角度提出了“经验依赖性的突触可塑性”。
还有人将同窝仔鼠分成两组，分别饲养于复杂环境(群居，经常更换玩具)和单调环境(孤独，隔离饲养)，结果发现前者大脑皮层厚度、重量以及神经元胞体均显著大于后者，树突分枝与突触数目也明显增多。显然，生活于复杂多变的环境能使动物经验更丰富，也就是外界信息输入和在脑内贮存得更多，即学习记忆的过程更频繁。
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