Sinapses un neirotransmiteri ir galvenās centrālās nervu sistēmas ķīmiskās komunikācijas tīkla sastāvdaļas, kas ir atbildīgas par ziņojumu pārraidi starp nervu šūnām vai neironiem. Tēlaini izsakoties, neirotransmiters ir sūtnis, un sinapse ir sūtņa ceļš. Fiziski gan sinapses, gan neirotransmiteri atrodas sinaptiskajā plaisā, kas ir vieta starp neirona beigām, kas nosūta ziņojumu, un neirona sākumu, kas saņem saziņu.
Kad dzīvnieks vai cilvēks iegūst informāciju no maņu orgāna vai smadzeņu impulsa, tas izmanto sinapses un neirotransmiterus, lai dalītos ar šo informāciju, neatkarīgi no tā, vai tā ir labvēlīga vai apdraudoša, ar vairākām nervu šūnām, kuras pēc tam var nosūtīt rīkojumus muskuļiem, ļaujot fiziskajam ķermenim reaģēt uz redzētais, dzirdētais vai domātais. Viss process var aizņemt mazāk nekā vienu sekundes miljondaļu. Katram neironam ir piekļuve vismaz 1,000 ceļiem jeb sinapsēm.
Kad dati no smadzenēm vai maņām tiek nosūtīti uz nervu šūnu, šī nervu šūna atbrīvo neirotransmiterus no sava gala gala, ko formāli sauc par pēdu. Viena pēda var atbrīvot no 2,000 līdz 5,000 neirotransmiteru molekulām vienlaikus atkarībā no kalcija daudzuma. Līdz atbrīvošanai neirotransmiteri tiek uzglabāti apļveida membrānas apvalkos, kas pazīstami kā pūslīši, pēdas galā. Pēc atbrīvošanas neirotransmiteri pārvietojas pa sinapsēm difūzijas ceļā, lai sasniegtu nākamās nervu šūnas membrānu, kur tos var atkārtoti izmantot un nosūtīt citiem neironiem vai ļaut tiem sadalīties.
Sinapses piedalās gan elektriskajā, gan ķīmiskajā komunikācijā nervu sistēmā. Kamēr sinapses un neirotransmiteri strādā kopā ķīmiskās ziņojumapmaiņas nodrošināšanai, elektriskā saziņa nav atkarīga no neirotransmiteriem. Elektrisko ziņojumu laikā, ko parasti izmanto tikai smadzeņu vai acu darbībai, nervu šūnas sūta jonu strāvas pa sinapsēm viena otrai. Šādos gadījumos šīs jonu strāvas kļūst par vēstnešiem, tādējādi aizstājot ķīmiskās vielas, kas pazīstamas kā neirotransmiteri. Neirotransmiteri tiek izmantoti saziņā visur citur organismā.
Ir divu veidu sinapses un neirotransmiteri. Sinapses var būt simetriskas vai asimetriskas, savukārt neirotransmiteri var būt ierosinoši, piemēram, glutamāts, vai inhibējoši, piemēram, gamma-aminosviestskābe (GABA). Daži reti neirotransmiteri, piemēram, dopamīns, ir gan ierosinoši, gan inhibējoši.
Uzbudinošie neirotransmiteri tiek atbrīvoti no apaļām pūslīšiem un pārvietojas pa asimetriskām sinapsēm. Inhibējošie neirotransmiteri tiek atbrīvoti no plakaniem pūslīšiem un ceļo simetriskām sinapsēm. Neirotransmiteru piemēri ir acetilholīns, kas ietekmē muskuļu darbību, un dopamīns, kas ietekmē sensoro uztveri, garīgo fokusu un garastāvokli. Citi neirotransmiteri ietver norepineferīnu, kas veicina miega modeļus, un serotonīnu, kas palīdz izziņai, apetītei un sapņiem.