Sinapsele neuronale pot fi fie electrice, fie chimice și sunt structurile care permit neuronilor din organism să comunice între ei și, în esență, cu alte zone ale corpului. Semnalizarea între neuronii presinaptici și postsinaptici are loc prin intermediul sinapselor neuronale, iar comunicarea între ambii are loc ca urmare a unui potențial de acțiune. Comunicarea poate avea loc datorită conexiunii dintre butoanele terminale ale unui neuron fie cu un alt neuron, fie cu o membrană a unei celule nervoase, cum ar fi o glandă sau o celulă musculară.
Un potențial de acțiune apare atunci când există o distribuție neregulată a ionilor încărcați pozitiv și negativ în interiorul axonului. Anumiți ioni pot intra și ieși din axon prin canale ionice. Atunci când un număr de canale ionice cel mai apropiat de corpul celular, sau soma, al unui neuron sunt deschise, este cauzat un potențial de acțiune.
Deschiderea unor astfel de canale permite ionilor de sodiu încărcați pozitiv să intre în axon, inversând potențialul din acea poziție. Acest lucru face ca canalele învecinate să se deschidă, creând în continuare o inversare a potențialului membranei în acel punct. Această apariție electrochimică de scurtă durată este transportată pe axonul unui neuron până la butoanele sale terminale și este transmisă prin sinapsele neuronilor.
Neuronul care trimite un mesaj se numește neuron presinaptic. Când potențialul de acțiune ajunge la butoanele terminale ale neuronului presinaptic, o substanță transmițătoare este eliberată în fanta sinaptică, un gol care este umplut cu fluid. Neuronul postsinaptic, sau neuronul care primește mesajul, este capabil să facă acest lucru datorită moleculelor speciale de proteine care sunt situate pe membrana sa. Aceste proteine răspund la substanța transmițătoare care este eliberată în fanta sinaptică de la neuronul presinaptic. Semnalizarea atât între neuronul presinaptic cât și cel postsinaptic poate avea loc numai prin sinapse neuronale și, deși există atât sinapse încărcate electric, cât și chimic, există semnificativ mai multe sinapse chimice.
Sinapsele neuronale sunt fie excitatorii, fie inhibitorii. Termenul „sinapse excitatorii” se referă la momentul în care butoanele terminale ale unui neuron descarcă substanțe în fanta sinaptică care excită neuronul postsinaptic. Ca rezultat, este mai probabil ca axonul neuronului postsinaptic să se declanșeze, trimițând semnale electrochimice către diferiți neuroni sau celule nervoase. Cu cât sinapsa excitatoare este mai activă, cu atât axonul se va declanșa mai repede.
Sinapsele inhibitoare au un efect invers. Ei fac ca axonii sinapselor postsinaptice să nu se declanșeze. Cu cât sinapsa inhibitorie este mai activă, cu atât se va declanșa mai lent, dacă se declanșează deloc.