Os neurónios comunicar-se uns com os outros e com outras células principalmente por meio de sinalização química nas sinapses. Essas regiões especializadas estão no terminal do axónio da célula pré-sináptica, onde o neurónio enviando a mensagem, encontra a célula pós-sináptica recebendo a mensagem. O sinal consiste em moléculas neurotransmissores, que são armazenados no terminal do axónio dentro de organelas ligadas à membrana chamadas de vesículas sinápticas.Quando um sinal elétrico conhecido como um potencial de ação ocorre no neurónio pré-sináptico, isso desencadeia essas vesículas para se fundir à membrana celular. Quando as vesículas se fundem, elas liberam seu neurotransmissor na fenda sináptica, o espaço estreito entre as células. O neurotransmissor então se difunde e se liga a seus recetores pós-sinápticos.Esta ligação provoca uma resposta na célula pós-sináptica, que, neste caso, é um neurónio. E um potencial de ação pode ser produzido. Em última análise, a sinalização sináptica permite que os neurónios transmitam informações para outras células próximas e distantes.