Närvisüsteemis liigub teave närvirakkudest, mida nimetatakse neuroniteks, teistesse närvirakkudesse või mitte-neuronaalsetesse rakkudesse spetsiaalse ristmiku, mida nimetatakse sünapsiks, abil. Sünapsi komponentide hulka kuuluvad presünaptiline ots, postsünaptiline ots ja sünaptiline lõhe, 20-nanomeetrine (7.874015748 X 10-7 tolli) vahe rakkude vahel. Kui närviimpulss liigub presünaptilisse otsa, vabastab presünaptiline neuron sünaptilisse pilusse väikesed neurotransmitterite kemikaalide paketid või vesiikulid. Kemikaalid hajuvad üle sünaptilise pilu ja seonduvad postsünaptilise otsaga, millel asuvad signaali edastava kemikaali retseptorid. Närvisignaal ei saa kulgeda otse üle sünaptilise pilu; pigem tekitab neurotransmitteri seondumine postsünaptilise rakuga naatriumi sissevoolu rakku, mis käivitab teise närvisignaali.
Sünaptilise lõhe tekkimisel on mitu põhjust. Esiteks tagab vahe selle, et infosignaal liigub ainult ühes suunas. Teiseks võimaldab sünaptiline lõhe ühel neuronil suhelda mitme postsünaptilise rakuga või vastupidi, mitmel neuronil koondada signaal ühte postsünaptilisse rakku. See võimaldab kehal signaali kiiresti levitada või need kokku liita, et luua astmeline reaktsioon. Lõpuks võivad korduvad taustastiimulid, näiteks riiete ja naha kokkupuude, kulutada presünaptilisse neuronisse neurotransmitteri, mis takistab tarbetu signaali läbimist pilust.
Sünapsid sisaldavad ühte kahest peamisest neurotransmitterist. Nii kesk- kui ka perifeerses närvisüsteemis toimib atsetüülkoliin sünaptilise pilu peamise signaalmolekulina. Atsetüülkoliini retseptorid aktiveerivad parasümpaatilises närvisüsteemis skeletilihaseid ja erinevaid närvirakke. Noradrenaliin, teine peamine neurotransmitter, toimib peamiselt sümpaatilises närvisüsteemis, osaledes “võitle või põgene” reaktsioonide vahendamises.
Inimkeha sisaldab viit tüüpi sünapsi, millest igaühel on sünaptilises pilus erinev neuroretseptor ja neurotransmitter. Närvirakkude ja lihasrakkude vahelised neuromuskulaarsed ühendused stimuleerivad lihaseid ja kutsuvad esile lihase kontraktsiooni, vabastades sünaptilises pilus atsetüülkoliini. Ergastavad ja inhibeerivad ioonkanalite sünapsid õhutavad või takistavad vastavalt närviimpulsi. Kanalivälised sünapsid toovad kaasa sõnumikemikaalide tootmise postsünaptilises rakus. Haruldane sünaps, mida nimetatakse elektriliseks sünapsiks, jagab mõningaid valke külgnevate rakkudega otsese kontakti kaudu.
Narkootikumid, nii meditsiinilised kui ka meelelahutuslikud, avaldavad oma toimet, lülitades inimkehas sünapsid sisse või välja. Näiteks amfetamiinid, ecstasy, kokaiin ja kofeiin soodustavad noradrenaliini vabanemist kogu kehas sünapsidesse, millel on stimuleeriv toime. Teisest küljest soodustavad alkohol, marihuaana ja bensodiasepiinid, nagu Valium, gamma-aminovõihappe (GABA) vabanemist, millel on rahustav toime. Ravimid jäljendavad neurotransmitterite toimet, blokeerivad neurotransmitterite seondumist või sulgevad ioonkanalid, mida tavaliselt neurotransmitterid mõjutavad.