Hermojärjestelmässä tieto virtaa hermosoluista, joita kutsutaan neuroneiksi, muihin hermosoluihin tai ei-hermosoluihin erikoistuneen risteyksen, synapsin, avulla. Sinapsin komponentteja ovat presynaptinen loppu, postsynaptinen loppu ja synaptinen halkeama, 20 nanometrin (7.874015748 x 10-7 tuuman) rako solujen välillä. Kun hermoimpulssi kulkee presynaptiseen päähän, presynaptinen neuroni vapauttaa pieniä välittäjäaineiden kemiallisia paketteja tai rakkuloita synaptiseen halkeamaan. Kemikaalit leviävät synaptisen halkeaman poikki ja sitoutuvat postsynaptiseen päähän, jonka päällä signalointikemikaalin reseptorit sijaitsevat. Hermosignaali ei voi kulkea suoraan synaptisen halkeaman poikki; pikemminkin neurotransmitterin sitoutuminen postsynaptiseen soluun luo natriumin tuloa soluun, mikä käynnistää toisen hermosignaalin.
Synaptiseen halkeamiseen on useita syitä. Ensinnäkin aukko varmistaa, että informaatiosignaali liikkuu vain yhteen suuntaan. Toiseksi synaptisen halkeaman avulla yksi neuroni voi kommunikoida useiden postsynaptisten solujen kanssa tai päinvastoin useiden neuronien kanssa yhdistää signaalin yhteen postsynaptiseen soluun. Tämä mahdollistaa kehon jakaa signaalin nopeasti tai lisätä ne yhteen luodakseen luokitellun vastauksen. Lopuksi, toistuvat tausta -ärsykkeet, kuten vaatteiden ja ihon välinen kosketus, voivat kuluttaa välittäjäaineita presynaptisessa neuronissa estäen tarpeettoman signaalin kulkemisen halkeaman läpi.
Synapsit sisältävät yhden kahdesta keskeisestä välittäjäaineesta. Sekä keskus- että ääreishermostossa asetyylikoliini toimii synaptisen halkeaman tärkeimpänä signaalimolekyylinä. Asetyylikoliinireseptorit aktivoivat luustolihaksia ja erilaisia hermosoluja parasympaattisessa hermostossa. Noradrenaliini, toinen keskeinen välittäjäaine, toimii pääasiassa sympaattisessa hermostossa ja osallistuu “taistele tai pakene” -reaktioiden välittämiseen.
Ihmiskeho sisältää viisi erilaista synapsia, joista jokaisella on erilainen neuroreceptori ja välittäjäaine synaptisessa halkeamassa. Neuromuskulaariset liitokset hermosolujen ja lihassolujen välillä stimuloivat lihaksia ja aiheuttavat lihaksen supistumista vapauttamalla asetyylikoliinia synaptisessa halkeamassa. Jännittävät ja estävät ionikanavan synapsit yllyttävät tai estävät hermoimpulssi. Ei-kanavaiset synapsit johtavat viestikemikaalien tuotantoon postsynaptisessa solussa. Harvinainen synapsi, jota kutsutaan sähköiseksi synapsiksi, jakaa joitain proteiineja viereisten solujen kanssa suorassa kosketuksessa.
Lääkkeet, sekä lääkkeet että virkistys, tuottavat vaikutuksensa kytkemällä synapsit päälle tai pois ihmiskehosta. Esimerkiksi amfetamiinit, ekstaasi, kokaiini ja kofeiini edistävät noradrenaliinin vapautumista synapsiin koko kehossa stimuloivalla tavalla. Toisaalta alkoholi, marihuana ja bentsodiatsepiinit, kuten Valium, edistävät gamma-aminovoihapon (GABA) vapautumista, jolla on rauhoittava vaikutus. Lääkkeet matkivat välittäjäaineiden toimintaa, estävät välittäjäaineiden sitoutumista tai sulkevat ionikanavat, joihin välittäjäaineet yleensä vaikuttavat.