Nöronlar, diğer nöronların veya kaslar gibi hedef hücrelerin aktivitesini uyarmak veya engellemek için sinapslarda veya kavşaklarda iletişim kurarlar. Sinapslar kimyasal veya elektriksel olabilir.

Sinapsların çoğu kimyasaldır. Bu, elektriksel bir impulsın —veya aksiyon potansiyelinin— kimyasal habercilerin salıverilmesini tetiklediği anlamına gelir. Bu kimyasal habercilere nörotransmiterler de denir. Sinyali gönderen nörona presinaptik nöron denir. Sinyali alan nöron, postsinaptik nörondur.

Presinaptik nöron, aksonunda dolaşan bir aksiyon potansiyelini ateşler. Aksonun ucu veya akson terminali, nörotransmiter dolu veziküller içerir. Aksiyon potansiyeli, akson terminal zarındaki voltaj kapılı kalsiyum iyon kanallarını açar. Ca ²⁺ , presinaptik hücreye hızla girer (daha yüksek dış Ca ²⁺ konsantrasyonu nedeniyle) veziküllerin terminal membran ile kaynaşmasını ve nörotransmiterleri serbest bırakmasını sağlar.

Presinaptik ve postsinaptik hücreler arasındaki boşluğa sinaptik yarık denir. Presinaptik hücreden salınan nörotransmiterler, sinaptik yarığı hızla doldurur ve postsinaptik nöron üzerindeki reseptörlere bağlanır. Nörotransmiterlerin bağlanması, postsinaptik nöronda iyon kanallarının açılması veya kapanması gibi kimyasal değişiklikleri tetikler. Bu da postsinaptik hücrenin zar potansiyelini değiştirerek, bir aksiyon potansiyelini ateşleme olasılığını az ya da çok kılar.

Sinyali sona erdirmek için, sinapstaki nörotransmiterler enzimler tarafından bozulur, presinaptik hücre tarafından yeniden emilir, yayılır veya glial hücreleri tarafından temizlenir.

Elektriksel sinapslar, hem omurgasızların hem de omurgalıların sinir sisteminde bulunur. Kimyasal muadillerinden daha dardırlar ve iyonları doğrudan nöronlar arasında transfer ederek sinyalin daha hızlı iletilmesini sağlarlar. Bununla birlikte, kimyasal sinapslardan farklı olarak, elektriksel sinapslar presinaptik sinyalleri yükseltemez veya dönüştüremez. Elektriksel sinapslar, kalamarlarda tehlike kaçışı gibi hızlı, değişmez sinyalleri kontrol etmek için elverişli olan nöron aktivitesini senkronize eder.

Nöronlar, diğer birçok nörona sinyal gönderebilir ve onlardan alabilir. Postsinaptik hücreler tarafından alınan çok sayıda girdinin entegrasyonu, sonuçta eylem potansiyel ateşleme modellerini belirler.