Nervų sistemoje informacija iš nervinių ląstelių, vadinamų neuronais, patenka į kitas nervines ląsteles arba ne neuronines ląsteles per specializuotą jungtį, vadinamą sinapse. Sinapsės komponentai apima presinapsinę galą, postsinapsinę galą ir sinapsinį plyšį – 20 nanometrų (7.874015748 x 10–7 colių) tarpą tarp ląstelių. Kai nervinis impulsas keliauja į presinapsinį galą, presinapsinis neuronas į sinapsinį plyšį išskiria mažus neurotransmiterių cheminių medžiagų paketus arba pūsleles. Cheminės medžiagos pasklinda per sinapsinį plyšį ir jungiasi prie postsinapsinio galo, ant kurio yra signalizuojančios cheminės medžiagos receptoriai. Nervinis signalas negali tęstis tiesiai per sinapsinį plyšį; veikiau neuromediatoriaus prisijungimas prie postsinapsinės ląstelės sukuria natrio antplūdį į ląstelę, o tai inicijuoja kitą nervinį signalą.
Yra keletas sinapsinio plyšio priežasčių. Pirma, tarpas užtikrina, kad informacinis signalas judėtų tik viena kryptimi. Antra, sinapsinis plyšys leidžia vienam neuronui susisiekti su keliomis postsinapsinėmis ląstelėmis arba, atvirkščiai, keliems neuronams suartinti signalą į vieną postsinapsinę ląstelę. Tai leidžia kūnui greitai paskirstyti signalą arba sujungti juos, kad būtų sukurtas graduotas atsakas. Galiausiai, pasikartojantys foniniai dirgikliai, tokie kaip drabužių ir odos sąlytis, gali išleisti neuromediatorių presinapsiniame neurone, užkertant kelią nereikalingam signalui patekti per plyšį.
Sinapsėse yra vienas iš dviejų pagrindinių neurotransmiterių. Tiek centrinėje, tiek periferinėje nervų sistemose acetilcholinas yra pagrindinė signalo molekulė sinapsiniame plyšyje. Acetilcholino receptoriai aktyvina griaučių raumenis ir įvairias parasimpatinės nervų sistemos nervines ląsteles. Noradrenalinas, kitas pagrindinis neuromediatorius, pirmiausia veikia simpatinėje nervų sistemoje, dalyvaujant tarpininkaujant „kovok arba bėk“ reakcijai.
Žmogaus kūne yra penkių tipų sinapsės, kurių kiekvienas turi skirtingą neuroreceptorių ir neuromediatorių sinapsiniame plyšyje. Neuroraumeninės jungtys tarp nervinių ląstelių ir raumenų ląstelių stimuliuoja raumenis ir skatina raumenų susitraukimą sinapsiniame plyšyje išskirdamos acetilcholiną. Jaudinamosios ir slopinančios jonų kanalų sinapsės atitinkamai skatina arba trukdo nerviniam impulsui. Dėl nekanalinių sinapsių postsinapsinėje ląstelėje susidaro pasiuntinių cheminės medžiagos. Reta sinapsė, vadinama elektrine sinapse, kai kuriuos baltymus dalijasi su gretimomis ląstelėmis tiesioginio kontakto būdu.
Narkotikai, tiek medicininiai, tiek pramoginiai, sukelia savo poveikį įjungdami arba išjungdami sinapses žmogaus kūne. Pavyzdžiui, amfetaminai, ekstazis, kokainas ir kofeinas skatina noradrenalino išsiskyrimą į sinapses visame kūne ir turi stimuliuojantį poveikį. Kita vertus, alkoholis, marihuana ir benzodiazepinai, tokie kaip Valium, skatina gama-aminosviesto rūgšties (GABA) išsiskyrimą, kuri turi raminamąjį poveikį. Narkotikai veikia mėgdžiodami neuromediatorių veikimą, blokuodami neuromediatorių prisijungimą arba uždarydami jonų kanalus, kuriuos paprastai veikia neuromediatoriai.