Dẫn truyền xung thần kinh là hoạt động hóa học, gây ra bởi sự giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh đặc hiệu khỏi đầu mút tận cùng dây thần kinh. Các chất dẫn truyền thần kinh khuếch tán qua khe synap và gắn với các thụ thể đặc hiệu trên tế bào thần kinh liền kề hoặc tế bào đích. Tùy thuộc vào thụ thể, đáp ứng có thể là hoạt hóa hoặc ức chế. Thông thường, các nơ-ron không chạm vào nhau; thay vào đó, chúng giao tiếp thông qua việc truyền dẫn các chất dẫn truyền thần kinh qua các khớp thần kinh.
Synap có loại synap điện, không liên quan đến chất dẫn truyền thần kinh; các kênh ion kết nối trực tiếp bào tương của các tế bào thần kinh trước và sau synap. Đây là loại dẫn truyền thần kinh nhanh nhất.
Thân tế bào thần kinh sản sinh ra các enzyme tổng hợp hầu hết các chất dẫn truyền thần kinh được lưu trữ trong các túi của cúc tận cùng thần kinh (xem hình Sự dẫn truyền thần kinh Dẫn truyền thần kinh 
). Số lượng enzyme trong một túi (thường là vài nghìn phân tử) được định nghĩa là một đơn vị lượng tử. Điện thế hoạt động khi dẫn truyền đến cuối dây thần kinh sẽ mở các kênh canxi của sợi trục; dòng Ca sau khi được giải phóng có tác dụng hòa các túi vào màng các đầu tận cùng tế bào thần kinh làm giải phóng các phân tử dẫn truyền thần kinh từ nhiều túi. Sự hòa màng tạo ra một lỗ thông qua đó các phân tử được giải phóng vào khe synap gọi là quá trình xuất bào.
Các tín hiệu kích thích và ức chế
Phản ứng được kích hoạt bởi sự giải phóng chất dẫn truyền thần kinh có thể kích thích hoặc kích hoạt tế bào thần kinh sau synap hoặc ức chế hoặc ngăn chặn hoạt động của nó. Các nơ-ron sau synap nhận được nhiều tín hiệu dẫn truyền thần kinh và tín hiệu điện từ nhiều nơ-ron. Các nơ-ron nhận cuối cùng kết hợp các đầu vào với nhau, và nếu nhận được nhiều tín hiệu kích thích hơn, nơ-ron sẽ kích hoạt và gửi tín hiệu đến các nơ-ron khác. Nếu tổng các tín hiệu là ức chế, tế bào thần kinh không kích hoạt và không ảnh hưởng đến hoạt động của các tế bào thần kinh khác. Tổng hợp các câu trả lời này được gọi là tổng kết.
Các dạng khác của trứng cá
-
Tổng hợp không gian: Khi nhận được nhiều xung trên các vị trí khác nhau của nơron và sau đó tế bào thần kinh tổng hợp chúng lại
-
Tổng hợp tạm thời: Khi nhận được xung động trong một khoảng thời gian ngắn và sau đó được thêm vào cùng nhau
Để một nơron phát ra tín hiệu và kích hoạt, nó phải đạt tới ngưỡng tiềm năng. Một ngưỡng tiềm năng được tạo ra bởi sự gia tăng ròng của dòng natri vào trong tế bào trong quá trình trao đổi ion natri và kali. Khi đủ natri vào trong tế bào, ngưỡng đạt được; khi đạt đến ngưỡng, một điện thế hoạt động sẽ bị loại bỏ; nó di chuyển dọc theo màng tế bào thần kinh. Nếu không đạt đến ngưỡng, không có khả năng xảy ra.
Sự dẫn truyền thần kinh
Điện thế hoạt động mở các kênh canxi của sợi trục (không được hiển thị). Calcium kích hoạt các túi giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh (NT). Các phân tử NT đi vào các khe synap. Một số gắn với thụ thể sau synap, tạo ra một phản ứng. Những chất khác được bơm trở lại sợi trục và được lưu trữ hoặc khuếch tán vào các mô xung quanh.
Số lượng chất dẫn truyền thần kinh trong đầu mút tận cùng thường độc lập với hoạt động của dây thần kinh và được giữ tương đối hằng định bằng cách thay đổi sự hấp thu các tiền chất của các chất dẫn truyền thần kinh hoặc hoạt động của các enzyme liên quan đến tổng hợp hoặc phá huỷ các chất dẫn truyền thần kinh. Kích thích các thụ thể trước synap có thể làm giảm tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh trước synap, trong khi ức chế có thể làm tăng tổng hợp.
Tương tác chất dẫn truyền thần kinh-thụ thể phải được chấm dứt nhanh chóng để chấm dứt hoạt động liên tục của chất dẫn truyền thần kinh và/hoặc cho phép kích hoạt nhanh chóng, lặp lại các thụ thể. Các chất dẫn truyền thần kinh khi đã tương tác với thụ thể có thể xảy ra một trong các trường hợp sau:
-
Chúng có thể nhanh chóng được bơm trở lại các đầu dây thần kinh trước synap bằng các quá trình hoạt động, phụ thuộc vào ATP (tái hấp thu) để tái chế hoặc phá hủy..
-
Chúng có thể bị loại bỏ bởi các enzym ở gần các thụ thể..
-
Chúng có thể khuếch tán vào khu vực xung quanh và được loại bỏ.
Các chất dẫn truyền thần kinh do các đầu cuối thần kinh tiếp nhận được đóng gói lại trong các hạt hoặc túi trong đầu cuối sợi trục để tái sử dụng.
Rối loạn chức năng của các quá trình này có thể dẫn đến các hội chứng lâm sàng. Ví dụ, mất trí nhớ trong bệnh Alzheimer được cho là liên quan đến sự thiếu hụt chất dẫn truyền thần kinh acetylcholine trong các khớp thần kinh, làm trung gian cho việc nằm xuống của những ký ức mới. Một số loại thuốc (ví dụ, donepezil, galanthamine, Rivastigmine) chặn enzyme acetylcholinesterase (làm hỏng acetylcholine) và do đó làm tăng lượng acetylcholine trong synap. Kết quả là, chức năng bộ nhớ có thể cải thiện.
Một số loại nơ-ron đơn có thể giải phóng hai hoặc nhiều chất dẫn truyền thần kinh khác nhau (gọi là dẫn truyền thần kinh) – ví dụ như acetylcholine và glutamate. Nhiều chất dẫn truyền thần kinh có thể tác động lên một nơ-ron sau synap hoặc ảnh hưởng đến nhiều nơ-ron sau synap. Truyền dẫn cho phép giao tiếp phức tạp giữa các nơ-ron để kiểm soát các sự kiện khác nhau trong hệ thần kinh trung ương và hệ thần kinh ngoại vi (PNS).
