CoachHebb (1949) stelde voor dat wanneer een presynaptisch neuron herhaaldelijk deelneemt aan het vuren van een postsynaptisch neuron, de verbinding ertussen wordt versterkt — “cellen die samen vuren, groeien samen”. Langetermijnpotentiëring (LTP) is de proefondervindelijke vorm daarvan: een korte reeks prikkels met hoge frequentie op een baan laat de synapsen die zij activeerde urenlang sterker achter in een coupe en wekenlang in een dier. LTP is invoerspecifiek (alleen de geprikkelde synapsen veranderen), associatief (een zwakke invoer die met een sterke naar dezelfde cel wordt gepaard, wordt gepotentieerd) en vergt samenwerking tussen invoeren om de cel te depolariseren. Langetermijndepressie (LTD) is het omgekeerde, voortgebracht door langdurige activiteit met lage frequentie. Bij pulstijdafhankelijke plasticiteit wordt het teken door de volgorde bepaald: een presynaptische puls enkele milliseconden vóór de postsynaptische versterkt de synaps, een puls vlak erna verzwakt haar, binnen een venster van ongeveer aan weerszijden — zodat een synaps leert te voorspellen en niet slechts samen te hangen.
Voorbeelden
Voorbeeld 19.5 (Twee invoeren)
Een neuron ontvangt twee invoeren die gewoonlijk samen actief zijn, dus . De eigenvectoren zijn met eigenwaarde en met eigenwaarde . Uitgaande van draait de regel van Hebb na vele kleine stappen naar : het neuron leert op de twee invoeren samen te antwoorden, en de zeldzame gelegenheden waarop er maar één vuurt te negeren — het heeft de correlatie eruit gehaald. Met de regel van Oja komen de gewichten uit op . Dat is de zin waarin hebbiaanse synapsen leren wat samengaat, en daarom volgt de associatieve eigenschap van LTP, het paren van een zwakke invoer met een sterke, uit de regel.