研究表明，正常的记忆印痕形成和学习与长时程突触增强（long-term synaptic potentiation，LTP）有关。在海马的传入纤维及海马的内部环路主要形成三个兴奋性突触连接系统：来自眶回的前穿质（perforant path，PP）→海马齿状回的CA4颗粒细胞；颗粒细胞发出的苔状纤维（mossy fiber）→CA3锥体细胞；CA3锥体细胞发出的Schaffer侧支→CA1锥体细胞。研究发现：在CA4、CA1 和CA3神经元附近记录到按刺激强度分级的诱发电位，形成LTP。诱导LTP的两个主要因素是强直刺激的频率和强度，一定强度的刺激可提高单个刺激引起的兴奋性突触后电位（excitatory postsynaptic potential，EPSP）的幅度，而一定频率的刺激可使EPSP产生叠加效应，作用的结果使突触后膜的去极化达到一定程度，使位于NMDA受体通道内阻止Ca ²⁺内流的Mg ²⁺移开，这样当递质与NMDA受体结合后，通道打开，Ca ²⁺内流，胞内Ca ²⁺浓度升高，继后触发一系列生化反应，改变膜的性质，导致LTP产生。Ca ²⁺在LTP诱导过程中起着重要作用，在低Ca ²⁺溶液中不能诱导产生LTP效应，高浓度的Ca ²⁺可直接诱导LTP及增强诱导的效果。但是过高的Ca ²⁺浓度会造成海马的损伤，分子生物学的动物实验显示：阈下刺激组实验动物电刺激停止后72小时内海马细胞钙超载。细胞内游离Ca ²⁺浓度持续增高，可促使大量Ca ²⁺沉积于线粒体，导致其氧化磷酸化电子传递链脱偶联，ATP合成障碍，致使神经细胞内离子浓度异常而严重影响神经元兴奋性；细胞内游离Ca ²⁺浓度持续增高还可以通过与Ca ²⁺结合蛋白结合而引发多种神经毒性作用，而且在突触后兴奋性传导、Ca ²⁺内流诱发的突触活动性改变以及活动依赖性核基因长时程表达调控中有重要意义。因此，当细胞内Ca ²⁺超载导致CaM-CaMKⅡa信号途径调控异常时，可触发神经细胞内这些复杂的信号转导链，启动多级核转录因子，特别是依赖性反应元件介导的基因调控路径，引发神经细胞长时程基因表达、调控异常，促使CNS神经可塑性改变，最终导致学习、记忆、行为等认知功能障碍与情绪反应异常。患者在强应激状态下，海马内的Ca ²⁺超载，从而引起应激状态下不易消退的长时效应或突触形态改变，进而导致创伤性记忆障碍。