Nervu sistēmā informācija plūst no nervu šūnām, ko sauc par neironiem, uz citām nervu šūnām vai šūnām, kas nav neironu šūnas, izmantojot specializētu savienojumu, ko sauc par sinapsēm. Sinapses sastāvdaļas ir presinaptiskais gals, postsinaptiskais gals un sinaptiskā plaisa, 20 nanometru (7.874015748 X 10-7 collu) atstarpe starp šūnām. Kad nervu impulss virzās uz presinaptisko galu, presinaptiskais neirons sinaptiskajā spraugā izdala nelielas neirotransmitera ķīmisko vielu paketes vai pūslīšus. Ķīmiskās vielas izkliedējas pa sinaptisko spraugu un saistās ar postsinaptisko galu, uz kura atrodas signalizācijas ķīmiskās vielas receptori. Nervu signāls nevar virzīties tieši pa sinaptisko spraugu; drīzāk neirotransmitera saistīšanās ar postsinaptisko šūnu rada nātrija pieplūdumu šūnā, kas ierosina citu nervu signālu.
Sinaptiskajai plaisai ir vairāki iemesli. Pirmkārt, sprauga nodrošina informācijas signāla pārvietošanos tikai vienā virzienā. Otrkārt, sinaptiskā plaisa ļauj vienam neironam sazināties ar vairākām postsinaptiskām šūnām vai, gluži pretēji, vairākiem neironiem konverģē signālu vienai postsinaptiskajai šūnai. Tas ļauj ķermenim ātri izplatīt signālu vai pievienot tos kopā, lai izveidotu pakāpenisku reakciju. Visbeidzot, atkārtoti fona stimuli, piemēram, saskare starp drēbēm un ādu, var iztērēt neirotransmitera piegādi presinaptiskajā neironā, novēršot nevajadzīga signāla pāreju caur spraugu.
Sinapsēs ir viens no diviem galvenajiem neirotransmiteriem. Gan centrālajā, gan perifērajā nervu sistēmā acetilholīns kalpo kā galvenā signāla molekula sinaptiskajā plaisā. Acetilholīna receptori aktivizē skeleta muskuļus un dažādas parasimpātiskās nervu sistēmas nervu šūnas. Noradrenalīns, otrs galvenais neirotransmiters, galvenokārt darbojas simpātiskajā nervu sistēmā, kas ir iesaistīts “cīņas vai bēgšanas” reakciju starpniecībā.
Cilvēka ķermenis satur piecu veidu sinapses, no kurām katrai sinaptiskajā plaisā ir atšķirīgs neiroreceptors un neirotransmiters. Neiromuskulārie savienojumi starp nervu šūnām un muskuļu šūnām stimulē muskuļus un izraisa muskuļu kontrakciju, sinaptiskajā spraugā atbrīvojot acetilholīnu. Uzbudinošās un inhibējošās jonu kanālu sinapses attiecīgi ierosina vai kavē nervu impulsu. Ne-kanālu sinapses izraisa kurjeri ķīmisko vielu ražošanu postsinaptiskajā šūnā. Reta sinapse, ko sauc par elektrisko sinapsēm, dalās ar dažiem proteīniem ar blakus esošajām šūnām tiešā kontaktā.
Narkotikas, gan ārstnieciskas, gan izklaides, rada savu iedarbību, ieslēdzot vai izslēdzot sinapses cilvēka ķermenī. Piemēram, amfetamīni, ekstazī, kokaīns un kofeīns darbojas, veicinot noradrenalīna izdalīšanos sinapsēs visā ķermenī, radot stimulējošu efektu. No otras puses, alkohols, marihuāna un benzodiazepīni, piemēram, Valium, veicina gamma-aminosviestskābes (GABA) izdalīšanos, kam ir nomierinoša iedarbība. Narkotikas darbojas, atdarinot neirotransmiteru darbību, bloķējot neirotransmiteru saistīšanos vai slēdzot jonu kanālus, kurus parasti ietekmē neirotransmiteri.