Valószínűleg nem tévedek nagyot, ha azt mondom, hogy valamennyi idegrendszeri formáció közül messze a szinapszis a legnépszerűbb mind a tudományos, mind a hétköznapi életben. Nem véletlenül. Jellegzetes, könnyen felismerhető formája és látványos összetettsége folytán szinte ecset után kiált, ugyanakkor funkcióját tekintve is megismerhetetlenül változatos. Tapasztalatom szerint az emberek fejében csakugyan él is egy kép a szinapszis szerkezetéről, és tudják, hogy itt zajlik az idegsejtek közötti információátadás, azonban többnyire zavarba jönnek, ha fel kell vázolni, mi is történik itt valójában. Nos, nagy vonalakban ez:


Az agy működését bemutató sorozatunk előző részében már leírtuk, hogyan terjed a jel egy idegsejt egyik pontjából a másikba. Az agytevékenység azonban nem az egyes idegsejtek működésének, hanem a belőlük felépülő neuronális hálózat együttes munkájának köszönhető. Az egymással összeköttetésben álló idegsejtek között pedig valamilyen módon át kell adni az információt. Ezt a célt szolgálják a szinapszisok. A szinapszis tehát az a hely, ahol két idegsejt összekapcsolódik. Ez az összekapcsolódás azonban csak nagyon ritka esetekben jelent valós fizikai kapcsolatot. Az ilyen fizikai kapcsolatok (elektromos szinapszis, vagy más néven gap junction) jellemzően olyan helyeken fordulnak elő, ahol extrém gyors ingerületátvitelre vagy több idegsejt szinkronizálására van szükség.

Az emberi agy mintegy 10 milliárd idegsejtje közötti 60 billió kapcsolatot azonban nagyrészt kémiai szinapszisok biztosítják. A kémiai szinapszis esetében a két kommunikáló idegsejt nem közvetlenül érintkezik egymással, közöttük egy kb. 30 nm (a milliméter harmincezred része) széles tér, az úgynevezett szinaptikus rés található. Ezt a teret hidalják át az  ingerületátvivő molekulák (neurotranszmitterek), melyek a két idegsejt között átúszva biztosítják az információátadást.

De ne szaladjunk ennyire előre. Egyenlőre még ott tartunk, hogy a jelet küldő neuron idegnyúlványán (axonján) végigszaladt az akciós potenciál, és megérkezett az idegvégződésbe. Az akciós potenciál hatására itt megnyílnak a feszétségfüggő Ca²⁺ csatornák, melyeken keresztül Ca²⁺ ionok áramlanak az idegvégződésbe. A Ca²⁺ beáramlás következményeként a neurotranszmittereket tároló vezikulák a sejtfalhoz vándorolnak, és rakományukat a szinaptikus résbe ürítik. Az egy vezikulából kiürülő pár ezernyi neurotranszmitter molekula ezután átdiffundál a fogadó neuron felszínéhez és hozzákötődik az ott a sejtfalban ülő receptorokhoz.

Tulajdonképpen ekkor történik az információátadás érdemi része. A fogadó sejtben bekövetkező változások ugyanis attól függnek, hogy milyen receptorok aktiválódnak a neurotranszmitterek hatására. Ezek a receptorok kizárólag egy adott neurotranszmittert ismernek fel, azonban egy neurotranszmitterhez több különböző receptor is tartozik, melyek általában különböző folyamatokat indítanak be. Az egyik nagy receptorcsalád az úgynevezett ionotróp receptorok. Ezek tulajdonképpen ioncsatornák, melyek alapállapotban zárva vannak, de a neurotranszmitter kötődésének hatására kinyílnak, és ezáltal bizonyos ionokat átengednek a sejtfalon. A serkentő neurotranszmitterek receptorai olyan ionok (pl. Na⁺) beáramlását teszik lehetővé, melyek növelik a fogadó sejt kisülésének valószínűségét. A gátló neurotranszmitterek receptorain keresztül bejutó ionok (pl. Cl^-) ezzel szemben csökkentik ezt a valószínűséget. Az ionotróp receptorok tehát az ingerületátvitel gyors komponenséért felelősek, ők szabályozzák elsődlegesen a fogadó idegsejt aktivitását. A receptorok másik nagy csoportját alkotó metabotróp receptorok (ilyenek nincsenek a videón) felelnek ugyanakkor a hosszútávú hatásokért. Ők is megkötik a neurotranszmittereket, ugyanúgy, mint az ionotróp receptorok, de nem ioncsatornát formálnak, hanem valamilyen sejten belüli folyamatot indítanak el, ami hosszútávon szabályozza a sejt aktivitását. Ilyen folyamatok állnak például a tanulás vagy a memóriakialakulás hátterében.

Miután a neurotranszmitterek aktiválták a fogadó idegsejt ionotróp és metabotróp receptorait, ezzel bevégezték a feladatukat, el kell távolítani őket a szinapszisból. Ennek két oka is van. Egyrészt ha túl sokáig jelen vannak a receptorok környékén, akkor azok "hozzájuk szoknak", és nem lesznek többé aktiválhatóak, másrészt a következő akciós potenciál érkezésekor újra készen kell állniuk, hogy ismételten betölthessék szerepüket. Ennek biztosítására az idegvégződésben specifikus transzporter fehérjék találhatóak, melyek visszapumpálják a neurotranszmittereket a sejt belsejébe. Ott azután újabb transzporter fehérjék még tovább szállítják őket a tároló vezikulákba, és ezzel bezárult a kör, kezdődhet minden elölről.