Sinapse in nevrotransmiterji sta ključni komponenti kemične komunikacijske mreže osrednjega živčnega sistema, ki je odgovorna za posredovanje sporočil med živčnimi celicami ali nevroni. Slikovito rečeno, nevrotransmiter je sel, sinapsa pa je pot, ki jo prenaša sel. Fizično se tako sinapse kot nevrotransmiterji nahajajo na sinaptični razcepi, ki je prostor med koncem nevrona, ki pošilja sporočilo, in začetkom nevrona, ki prejema komunikacijo.
Ko žival ali oseba pridobi informacije iz čutnega organa ali možganskega impulza, uporablja sinapse in nevrotransmiterje, da te informacije, bodisi koristne ali nevarne, deli z več živčnimi celicami, ki lahko nato pošljejo ukaze mišicam in omogočijo fizičnemu telesu, da se odzove na kar se vidi, sliši ali pomisli. Celoten postopek lahko traja manj kot milijoninko sekunde. Vsak nevron ima dostop do vsaj 1,000 poti ali sinaps.
Ko so podatki iz možganov ali čutil poslani v živčno celico, ta živčna celica sprosti nevrotransmiterje s svojega končnega konca, ki se formalno imenuje končna stopala. Ena končna stopala lahko naenkrat sprosti 2,000 do 5,000 molekul nevrotransmiterjev, odvisno od tega, koliko kalcija je prisotno. Do sprostitve so nevrotransmiterji shranjeni v krožnih membranskih ohišjih, znanih kot vezikli, na koncu stopala. Po sproščanju nevrotransmiterji potujejo po sinapsah s pomočjo difuzije, da dosežejo membrano naslednje živčne celice, kjer jih lahko ponovno uporabimo in pošljemo drugim nevronom ali pustimo, da razpadejo.
Sinapse sodelujejo pri električni in kemični komunikaciji v živčnem sistemu. Medtem ko sinapse in nevrotransmiterji delujejo skupaj za kemično sporočanje, se električna komunikacija ne zanaša na nevrotransmiterje. Med električnimi sporočili, ki se običajno uporabljajo izključno za možgansko ali očesno aktivnost, živčne celice pošiljajo ionske tokove skozi sinapse drug drugemu. V takih primerih ti ionski tokovi postanejo glasniki in s tem nadomestijo kemikalije, znane kot nevrotransmiterji. Nevrotransmiterji se uporabljajo v komunikaciji povsod drugje v telesu.
Obstajata dve vrsti sinaps in nevrotransmiterjev. Sinapse so lahko simetrične ali asimetrične, medtem ko so nevrotransmiterji lahko ekscitatorni, kot je glutamat, ali zaviralni, kot je gama-aminobutirna kislina (GABA). Nekaj redkih nevrotransmiterjev, kot je dopamin, je tako ekscitatornih kot zaviralnih.
Ekscitatorni nevrotransmiterji se sprostijo iz okroglih veziklov in potujejo po asimetričnih sinapsah. Inhibicijski nevrotransmiterji se sproščajo iz ravnih veziklov in potujočih simetričnih sinaps. Primeri nevrotransmiterjev vključujejo acetilholin, ki vpliva na delovanje mišic, in dopamin, ki vpliva na čutno zaznavanje, mentalno osredotočenost in razpoloženje. Drugi nevrotransmiterji vključujejo norepinferin, ki pomaga pri vzorcih spanja, in serotonin, ki pomaga pri spoznavanju, apetitu in sanjah.