Neuronen communiceren met elkaar door hun elektrische signalen door te geven aan andere neuronen. Een synaps is de locatie waar twee neuronen elkaar ontmoeten om signalen uit te wisselen. Bij de synaps wordt het neuron dat het signaal verzendt de presynaptische cel genoemd, terwijl het neuron dat het bericht ontvangt de postsynaptische cel wordt genoemd. De meeste neuronen kunnen zowel de presynaptisch als de postsynaptisch cel zijn, omdat ze zowel informatie verzenden als ontvangen.
Een elektrische synaps is een type synaps waarin de pre- en postsynaptische cellen fysiek zijn gekoppeld door eiwitten die gap junctions worden genoemd. Hierdoor kunnen elektrische signalen rechtstreeks naar de postsynaptische cel worden gestuurd. Een kenmerk van deze synapsen is dat ze elektrische signalen extreem snel kunnen verzenden – soms in een fractie van een milliseconde – en hebben geen energie nodig. Dit is vaak handig in circuits die deel uitmaken van ontsnappingsgedrag, zoals die in de rivierkreeft die het aanvoelen van een roofdier koppelt aan de activering van de motorische respons.
De overdracht bij chemische synapsen is een stapsgewijs proces. Wanneer een actiepotentiaal het einde van de axonale terminal bereikt, worden spanningsafhankelijke calciumkanalen geopend en kunnen calciumionen binnendringen. Deze ionen zorgen ervoor dat blaasjes met neurotransmitters fuseren met het celmembraan, waardoor de neurotransmitters vrijkomen in de kleine ruimte tussen de twee neuronen, die de synaptische spleet wordt genoemd. Deze neurotransmitters – zoals glutamaat, GABA, dopamine en serotonine – kunnen zich dan binden aan specifieke receptoren op het postsynaptische celmembraan. Nadat ze aan de receptoren gebonden zijn, kunnen neurotransmitters gerecycled, afgebroken of gediffundeerd worden zodat ze niet meer in de synaptische spleet aanwezig zijn.
Chemische synapsen komen het meeste voor in het menselijk brein en hebben, vanwege de vertraging die gepaard gaat met de afgifte van neurotransmitters, voordelen ten opzichte van elektrische synapsen. Ten eerste, het aantal blaasjes dat wordt vrijgegeven kan varieren, waardoor een verschillende postsynaptische reacties ontstaan. Ten tweede, de receptorbinding kan een toename of afname van het membraanpotentieel in de postsynaptische cel veroorzaken wat afhankelijk is van het type receptor. Bovendien wordt de beschikbaarheid van neurotransmitters in de synaptische spleet gereguleerd door recycling en diffusie. Op deze manier kan de neuronale signalering via chemische synapsen sterk gereguleerd en verfijnd worden.
