În sistemul nervos, informațiile circulă de la celulele nervoase, numite neuroni, către alte celule nervoase sau celule non-neuronale prin intermediul unei joncțiuni specializate numită sinapsă. Componentele unei sinapse includ terminația presinaptică, terminația postsinaptică și despicatură sinaptică, un spațiu de 20 nanometri (7.874015748 X 10-7 inchi) între celule. Când un impuls nervos se deplasează către terminația presinaptică, neuronul presinaptic eliberează mici pachete sau vezicule de substanțe chimice neurotransmițătoare în fanta sinaptică. Substanțele chimice difuzează prin fanta sinaptică și se leagă de terminația postsinaptică, pe care rezidă receptorii pentru substanța chimică de semnalizare. Semnalul nervos nu poate trece direct prin fanta sinaptică; mai degrabă, legarea neurotransmițătorului de celula postsinaptică creează un aflux de sodiu în celulă, care inițiază un alt semnal nervos.
Există mai multe motive pentru despicarea sinaptică. În primul rând, decalajul asigură că semnalul informațional se mișcă într-o singură direcție. În al doilea rând, fanta sinaptică permite unui neuron să comunice cu mai multe celule postsinaptice sau, dimpotrivă, mai mulți neuroni să convergă un semnal către o celulă postsinaptică. Acest lucru permite organismului să distribuie rapid un semnal sau să le adauge împreună pentru a crea un răspuns gradat. În cele din urmă, stimulii de fond repetitivi, cum ar fi contactul dintre haine și piele, pot cheltui aportul de neurotransmițător în neuronul presinaptic, împiedicând trecerea semnalului inutil prin despicatură.
Sinapsele conțin unul dintre cei doi neurotransmițători cheie. Atât în sistemul nervos central, cât și în cel periferic, acetilcolina servește ca principală moleculă semnal în fanta sinaptică. Receptorii pentru acetilcolină activează mușchii scheletici și diverse celule nervoase din sistemul nervos parasimpatic. Noradrenalina, celălalt neurotransmițător-cheie, funcționează în primul rând în sistemul nervos simpatic, implicat în mediarea reacțiilor de „luptă sau fugă”.
Corpul uman conține cinci tipuri de sinapse, fiecare cu un neuroreceptor și un neurotransmițător diferit în fanta sinaptică. Joncțiunile neuromusculare dintre celulele nervoase și celulele musculare stimulează mușchiul și induc contracția mușchiului prin eliberarea de acetilcolină în fanta sinaptică. Sinapsele canalelor ionice excitatoare și inhibitorii incită sau, respectiv, împiedică un impuls nervos. Sinapsele non-canal au ca rezultat producerea de substanțe chimice mesager în interiorul celulei postsinaptice. O sinapsă rară, numită sinapsă electrică, împarte unele proteine cu celulele adiacente prin contact direct.
Drogurile, atât medicinale, cât și recreative, își produc efectele prin pornirea sau oprirea sinapselor din corpul uman. De exemplu, amfetaminele, extazul, cocaina și cofeina funcționează toate prin promovarea eliberării noradrenalinei în sinapsele din întregul corp, cu un efect stimulant. Pe de altă parte, alcoolul, marijuana și benzodiazepinele, cum ar fi Valium, promovează eliberarea acidului gamma-aminobutiric (GABA), care are un efect tranchilizant. Medicamentele funcționează prin mimând acțiunea neurotransmițătorilor, blocând legarea neurotransmițătorilor sau închiderea canalelor ionice afectate în mod normal de neurotransmițători.