Il recettore NMDA, libero dal blocco e legante il glutammato è dunque libero di far passare sodio, ma soprattutto, calcio. L'entrata di calcio (si ricordi che il calcio è un importantissimo messaggero cellulare) a potenziali depolarizzati, svolge un ruolo essenziale: il calcio è in grado di attivare la CaMKII, una chinasi calcio e calmodulina-dipendente, in grado a sua volta di apportare modifiche nella citoarchitettura. Tra le altre chinasi coinvolte, si possono citare la PKA, la MAPchinasi/ERK, la chinasi del PIP3 e le chinasi della famiglia Src, in grado di fosforilare lo stesso recettore NMDA, modulandone la sensibilità. Vengono inoltre coinvolti gli enzimi NOS, in grado di catalizzare la produzione di ossido nitrico, importante messaggero con azione retroattiva. Tutti questi eventi, portano alla modificazione delle strutture e delle proprietà del neurone post-sinaptico, con fenomeni che rendono possibile la LTP.