La información se transmite en una sola dirección: viaja a lo largo de los axones en breves impulsos eléctricos (potenciales de acción), que consisten en la entrada y salida de iones a través de la membrana de la neurona.

Cuando el potencial de acción alcanza la terminación del axón, causa que diminutas burbujas químicas llamadas vesículas sinápticas descarguen su contenido en la grieta sináptica. Esas sustancias químicas son llamadas neurotransmisores. Estos navegan a través de la grieta sináptica hasta las dendritas de la siguiente neurona, donde encuentran sitios especiales en la membrana celular llamados receptores.

El neurotransmisor actúa como una pequeña llave, y el lugar receptor como una pequeña cerradura. Cuando se encuentran, abren un camino de paso para los iones, los cuales cambian el balance fuera y dentro de la siguiente neurona generando nuevos potenciales de acción. Y el proceso completo comienza de nuevo.

El sistema de llave y cerradura asegura que los neurotransmisores no excitan al azar a otras neuronas, sino que sigan trayectorias ordenadas.

Así, la transmisión de información entre neuronas tiene una doble naturaleza: eléctrica (a lo largo de la neurona) y química (en las sinapsis).