뉴런(neuron)은 다른 뉴런에 전기 신호를 전달함으로써 서로 의사소통을 합니다. 시냅스(synapse)는 두 뉴런이 만나 신호를 교환하는 곳입니다. 시냅스로부터 신호를 보내는 뉴런을 시냅스전(presynaptic) 세포라고 부르고 신호를 받는 뉴런을 시냅스후(postsynaptic) 세포라고 합니다. 대부분의 뉴런은 정보를 전송하고 수신하기 때문에 시냅스 전후에 있을 수 있습니다.
전기적 시냅스(electrical synapse)는 시냅스전 세포와 시냅스후 세포가 간극연접(gap junction)이라고 불리는 단백질에 의해 물리적으로 결합되는 시냅스의 한 종류입니다. 이를 통해 전기 신호가 시냅스후 세포로 직접 전송될 수 있습니다. 이러한 시냅스의 한 가지 특징은 전기 신호를 매우 빠르게(때로는 밀리초 단위로) 전송할 수 있으며 에너지 입력은 필요하지 않다는 것입니다. 이것은 종종 탈출 행동의 일부인 회로에서 유용합니다. 예를 들어, 포식자의 감각과 운동 반응의 활성화를 결합시키는 가재에서 발견됩니다.
화학적 시냅스(chemical synapse)에서의 전송은 단계적인 과정입니다. 활동전위(action potential)가 축삭 말단(axon terminal)에 도달하면 전위의존성 칼슘 이온 채널(voltage-gated calcium ion channel)이 열리고 칼슘 이온을 유입할 수 있습니다. 이 이온은 신경전달물질(neurotransmitter)을 포함하는 소포(vesicle)와 세포막의 융합을 촉발해 신경전달물질을 시냅스 구순(synaptic cleft)이라고 불리는 두 뉴런 사이의 작은 공간으로 방출시킵니다. 글루탐산(glutamate; 글루타메이트), GABA, 도파민(dopamine), 세로토닌(serotonin) 등 이러한 신경전달물질은 시냅스후 세포막의 특정 수용체(receptor)에 결합할 수 있습니다. 수용체에 결합 후, 신경전달물질은 재활용되거나 분해되거나 시냅스 구순에서 멀어지며 확산할 수 있습니다.
화학적 시냅스는 주로 인간의 뇌에 많이 있으며, 신경전달물질 방출과 관련된 지연으로 인해 전기적 시냅스보다 유리합니다. 첫째, 몇 개 또는 여러 개의 소포가 방출되어 다양한 시냅스후 반응이 나타날 수 있습니다. 둘째, 서로 다른 수용체에 결합하는 것은 시냅스후 세포에서 막전위(membrane potential)를 증가시키거나 감소시킬 수 있습니다. 또한, 시냅스 구순구간 내 신경전달물질의 가용성은 재활용과 확산에 의해 조절됩니다. 이러한 방식으로 화학적 시냅스는 고도로 조절되고 미세 조정될 수 있는 신경 신호를 전달합니다.
