Synapsy neuronowe mogą być elektryczne lub chemiczne i są strukturami, które umożliwiają neuronom w ciele komunikowanie się ze sobą i zasadniczo z innymi obszarami ciała. Sygnalizacja między neuronami presynaptycznymi i postsynaptycznymi odbywa się poprzez synapsy neuronowe, a komunikacja między obydwoma odbywa się w wyniku potencjału czynnościowego. Komunikacja może mieć miejsce dzięki połączeniu przycisków końcowych jednego neuronu z innym neuronem lub błoną komórki nerwowej, takiej jak komórka gruczołu lub komórka mięśniowa.
Potencjał czynnościowy występuje wtedy, gdy w aksonie występuje nieregularny rozkład dodatnio i ujemnie naładowanych jonów. Niektóre jony mogą wchodzić i wychodzić z aksonu przez kanały jonowe. Potencjał czynnościowy powstaje wtedy, gdy liczba kanałów jonowych znajdujących się najbliżej ciała komórki lub somy neuronu zostaje otwarta.
Otwarcie takich kanałów umożliwia wejście dodatnio naładowanych jonów sodu do aksonu, odwracając potencjał w tej pozycji. Powoduje to otwarcie sąsiednich kanałów, co dodatkowo powoduje odwrócenie potencjału błonowego w tym punkcie. To krótkotrwałe zjawisko elektrochemiczne jest przenoszone w dół aksonu neuronu do jego końcowych guzików i jest przekazywane przez synapsy neuronu.
Neuron wysyłający wiadomość nazywany jest neuronem presynaptycznym. Kiedy potencjał czynnościowy dociera do końcowych przycisków neuronu presynaptycznego, substancja transmitująca jest uwalniana do szczeliny synaptycznej, luki wypełnionej płynem. Neuron postsynaptyczny, czyli neuron odbierający wiadomość, jest w stanie to zrobić dzięki specjalnym cząsteczkom białka, które znajdują się na jego błonie. Białka te reagują na substancję przekaźnikową, która jest uwalniana do szczeliny synaptycznej z neuronu presynaptycznego. Sygnalizacja między neuronem presynaptycznym i postsynaptycznym może odbywać się tylko przez synapsy neuronowe i chociaż istnieją synapsy naładowane zarówno elektrycznie, jak i chemicznie, jest ich znacznie więcej chemicznych.
Synapsy neuronowe są albo pobudzające, albo hamujące. Termin „synapsy pobudzające” odnosi się do sytuacji, gdy końcowe guziki neuronu uwalniają substancje do szczeliny synaptycznej, które pobudzają neuron postsynaptyczny. W wyniku tego akson neuronu postsynaptycznego jest bardziej podatny na odpalenie, wysyłając sygnały elektrochemiczne do różnych neuronów lub komórek nerwowych. Im bardziej aktywna jest synapsa wzbudzająca, tym szybciej akson wystrzeli.
Synapsy hamujące mają działanie odwrotne. Sprawiają, że aksony synaps postsynaptycznych nie zapalają się. Im bardziej aktywna jest synapsa hamująca, tym wolniej będzie działać, jeśli w ogóle.