义.LTP对疾病的作用比它在突触可塑性基本机制中的作用尚不太清楚。然而，LTP的改变可能会导致一些神经系统疾病，包括抑郁症、帕金森病、癫痫和。LTP受损可能对阿兹海默病和药物成瘾也有一定作用。
阿兹海默症.LTP引起了不少阿兹海默症（AD）研究者的注意。这是一种神经退行性疾病，可导致明显的认知能力下降和痴呆。这种恶性病变与发生在海马体和内侧颞叶结构的退行性改变有关。由于海马体对LTP的影响，一些人认为，认知能力下降可能与LTP受损有关。2003年，在对已有文献进行考察的基础上