長期増強
PKMζの他に、数種類のタンパク質が後期長期増強の際に合成されていることが知られている。これらはその種類に関係なく、後期長期増強における樹状突起棘の数や表面積、シナプス後細胞の神経伝達物質に対する応答性などの増加に寄与していると考えられている。この内の神経伝達物質に対する応答性の増加は、後期長期増強の際のAMPA型グルタミン酸受容体の生合成の増加による面がある。後期長期増強はシナプス前細胞におけるシナプトタグミンの生合成とシナプス小胞の数の増加とも関連付けられることから、後期長期増強によってシナプス後細胞だけではなくシナプス前細胞でもタンパク質の生合成が誘導されることが示唆される。前述の通り、シナプス後細胞における長期増強の誘導により、シナプス前細胞でタンパク質の生合成が起きるためには、シナプス後細胞からシナプス前細胞への信号伝達が必要である。この信号伝達は後述する逆行性メッセンジャーの生合成によるものであると考えられている。
シナプス後細胞における反応に限っても、後期長期増強を行うタンパク質の生合成が起きる場所は特定されていない。特に、タンパク質の生合成が起きるのが細胞体か樹状突起かも定かではない。
前述の通り、長期増強に関わる分子はメディエーターと調節因子に分けられる。長期増強のメディエーターはNMDA型グルタミン酸受容体やカルシウムのような、その分子の存在や活性がほとんどすべての条件において長期増強に必要な分子のことである。一方、調節因子は長期増強に影響を与えるが、長期増強の発生や変化には必要ではない分子である。
上で示したシグナリング経路に加えて、海馬の長期増強は多くの調節因子の影響を受ける。例えば、ステロイドホルモンのエストラジオールはCREBのリン酸化とそれに続く樹状突起棘の成長を引き起こすことで長期増強を強化する。加えて、β-アドレナリン受容体のアゴニストであるノルアドレナリンなどは、タンパク質生合成依存である長期増強の後半段階を変化させる。また、一酸化窒素合成酵素の活性化は、グアニルシクラーゼとプロテインキナーゼG (PKG) を活性化する。同様に、ドーパミン受容体の活性化はcAMP/PKAシグナリング経路を通して長期増強を強化する。
逆行性シグナリングとは、シナプス後細胞で誘導、発現した長期増強がシナプス前細胞でも発現することを説明しようとする仮説である。この仮説の名前は、通常のシナプス伝達はシナプス前細胞からシナプス後細胞へと一方向的に伝わることから付けられた。シナプス後細胞で長期増強が誘導され、シナプス前細胞でも長期増強が発現するには、何らかの信号がシナプス後細胞からシナプス前細胞へと『逆行』しなくてはならない。その信号によりシナプス前細胞における反応の連鎖が開始され、神経伝達物質の放出確率の増加などのシナプス前細胞における長期増強の発現が起きると考えられる。
長期増強の発現におけるシナプス前細胞の寄与を認めない研究者などにとって、逆行性シグナリングは論争の対象となっている。仮説の支持者の間でさえも、逆行性メッセンジャー種類については論争が存在する。初期の考えでは一酸化窒素に焦点が集まっていたが、最近の研究により細胞接着タンパクが重要であるとみられている。
細胞培養下におけるシナプスの長期増強は記憶と学習の基盤を説明できると一見思われるかもしれない。しかし、長期増強の行動学的学習 (つまり生物レベルの学習) に対する寄与に、in vitroの研究結果を単純に適用することは出来ない。このことから、動物の記憶と学習に長期増強が必要であることを示すために、多くの研究が行われている。
アンデルセンの研究室に1968年に加わったティモシー・ブリス(英語版)は、レモと共同で1973年にウサギの海馬における "long-lasting potentiation" の特徴を初めて述べた論文を発表した。さらに、ブリスとトニー・ガードナー・メドウィン (Tony Gardner-Medwin) は覚醒時の動物においてブリスとレモが発表したのと同様な "long-lasting potentiation" が起きるとする論文を発表した。1975年に、ダグラス (Douglas) とゴダール (Goddard) はそれまで "long-lasting potentiation" と呼ばれていた現象を『長期増強 ("long-term potentiation") 』と呼ぶことを提唱したアンダーソンは "long-term potentiation" の頭字語である "LTP" が発音しやすいことから、"long-term potentiation" という呼称を論文の著者達に勧めたとされている。