Na sinapse há a passagem do estímulo entre um neurônio e outro, entre o neurônio pré e pós sináptico. O fenômeno na sinapse é químico, ficando a atividade elétrica restrita ao interior dos neurônios. Os responsáveis por essa atividade química são, de um lado os neurotransmissores e, de outro, os neuroreceptores.

Trata-se da teoria da chave (neurotransmissor) e da fechadura (neuroreceptor). O neurotransmissor sai de um neurônio (pré-sináptico) e acopla-se no neuroreceptor de outro (pós-sináptico).

Com mais detalhes poderíamos dizer que o impulso elétrico num primeiro neurônio (pré-sináptico) leva à exocitose de um “pool” de elementos químicos específicos que irá estimular um segundo neurônio (pós-sináptica), e gerar um potencial elétrico.

A atividade elétrica intra-neuronal produz um potencial de ação na célula pré-sináptica que despolariza sua membrana plasmática. Assim, essa despolarização induz a abertura de canais de Ca++ que entra na célula (na terminação pré-sináptica).

De alguma forma a entrada do Ca++ permite a condução das vesículas sinápticas cheias de neurotransmissores até a membrana pré-sináptica, em seguida ocorre a fusão de tais vesículas com esta membrana e posterior liberação do neurotransmissor pela terminação pré-sináptica na fenda sináptica. Tais neurotransmissores combinam-se com neuroreceptores específicos na membrana plasmática do neurônio pós-sináptico aumentando desta forma, a condutância da membrana plasmática pós-sináptica a íons específicos como Na/K.

Isso acaba levando à alteração do potencial de membrana da célula pós-sináptica, gerando-se potenciais locais eletrotônicos que ao alcançarem o limiar geram um potencial de ação. Os neurotransmissores excedentes ou que já cumpriram seu papel são, em geral, rapidamente degradados ou recaptados.