Sinapse i neurotransmiteri su obje ključne komponente kemijske komunikacijske mreže središnjeg živčanog sustava, odgovorne za prenošenje poruka između živčanih stanica ili neurona. Slikovito rečeno, neurotransmiter je glasnik, a sinapsa je put kojim glasnik putuje. Fizički, i sinapse i neurotransmiteri nalaze se na sinaptičkom pukotinu, što je prostor između kraja neurona koji šalje poruku i početka neurona koji prima komunikaciju.
Kada životinja ili osoba pokupi informacije iz osjetilnog organa ili moždanog impulsa, koristi sinapse i neurotransmitere kako bi podijelila te informacije, bilo korisne ili prijeteće, s više živčanih stanica, koje zatim mogu slati naredbe mišićima, dopuštajući fizičkom tijelu da reagira na što se vidi, čuje ili misli. Cijeli proces može potrajati manje od jednog milijuntog dijela sekunde. Svaki neuron ima pristup najmanje 1,000 putova ili sinapsi.
Nakon što se podaci iz mozga ili osjetila pošalju u živčanu stanicu, ta živčana stanica oslobađa neurotransmitere sa svog terminalnog kraja, formalno nazvanog endfoot. Jedan krajnji dio stopala može istovremeno osloboditi 2,000 do 5,000 molekula neurotransmitera, ovisno o tome koliko je kalcija prisutno. Do otpuštanja, neurotransmiteri su pohranjeni u kružnim membranskim kućištima, poznatim kao vezikule, na kraju stopala. Nakon oslobađanja, neurotransmiteri putuju sinapsama putem difuzije kako bi došli do membrane sljedeće živčane stanice, gdje se mogu ponovno upotrijebiti i poslati drugim neuronima ili dopustiti da se raspadnu.
Sinapse sudjeluju u električnoj i kemijskoj komunikaciji u živčanom sustavu. Dok sinapse i neurotransmiteri rade zajedno za kemijsku razmjenu poruka, električna komunikacija se ne oslanja na neurotransmitere. Tijekom električnih poruka, koje se općenito koriste isključivo za aktivnost mozga ili očiju, živčane stanice šalju ionske struje kroz sinapse jedna drugoj. U takvim slučajevima te ionske struje postaju glasnici, zamjenjujući tako kemikalije poznate kao neurotransmiteri. Neurotransmiteri se koriste u komunikaciji svugdje drugdje u tijelu.
Postoje dvije vrste sinapsi i neurotransmitera. Sinapse mogu biti simetrične ili asimetrične, dok neurotransmiteri mogu biti ekscitatorni, poput glutamata, ili inhibitorni, poput gama-aminomaslačne kiseline (GABA). Nekoliko rijetkih neurotransmitera, kao što je dopamin, djeluju i ekscitatorno i inhibirajuće.
Ekscitatorni neurotransmiteri se oslobađaju iz okruglih vezikula i putuju duž asimetričnih sinapsa. Inhibicijski neurotransmiteri se oslobađaju iz ravnih vezikula i putuju simetričnih sinapsi. Primjeri neurotransmitera uključuju acetilkolin, koji utječe na djelovanje mišića, i dopamin, koji utječe na senzornu percepciju, mentalni fokus i raspoloženje. Ostali neurotransmiteri uključuju norepinferin, koji pomaže u spavanju, i serotonin, koji pomaže kod spoznaje, apetita i snova.