La transmisión de la información en el cerebro se realiza a través de la conducción del impulso nervioso, sea excitatorio o inhibitorio, y de unidades de información, neurotransmisores y neuromediadores que actúan entre una neurona y otra, produciendo modificaciones tanto en la primera como en la segunda neurona. Las neuronas se vinculan entre sí por contacto entre sus prolongaciones, denominándose sinapsis a dicha zona de contacto. En general, las neuronas no se fusionan sino que existe una contigüidad entre la primera y la segunda neurona. (salvo en algunas "gap junctions" y otras uniones físicas específicas) Las neuronas son altamente sensibles a las variaciones de oxígeno y de glucosa y están protegidas por la barrera hematoencefálica (BHE). La misma, determina, que las sustancias que deban llegar hasta las neuronas sean muy liposolubles o que exista un transporte activo enzimático para poder atravesarla (selectividad tisular).

Existen cien billones de neuronas, capaces de vincularse entre sí o con otro tipo de células; a su vez, cada neurona puede contactarse a través de más de 5000 sinapsis y recibir información de aproximadamente 1000 neuronas. Se relacionan, como se ha mencionado, a través de diferentes tipos de comunicaciones celulares químicas o físicas, generando potenciales de membrana para lograr la conducción adecuada del estímulo nervioso.

El potencial de acción permite que el impulso se propague en la primera neurona hasta el botón terminal de la misma. Es en este lugar, donde ingresa el calcio dentro de la célula, favoreciendo el acercamiento a la membrana celular de las llamadas vesículas sinápticas, que contienen al neurotransmisor. De esta forma el neurotransmisor es liberado al espacio sináptico por un proceso que se denomina exocitosis. Se ha descripto un “tráfico vesicular”, el cual comprende fenómenos de exocitosis y endocitosis, determinando los procesos sinápticos. Dada su importancia haremos a continuación  mención de sus diferentes pasos:

En el terminal axónico de la neurona presináptica, el neurotransmisor se encuentra dentro de las vesículas. Con la llegada del impulso nervioso, se produce en dicho terminal la apertura de canales de calcio (voltaje dependientes) generándose la entrada de éste. Luego, el calcio se une a la calmodulina y este complejo activa a la protein-kinasa. Esta enzima fosforila a la sinapsina 1 (proteína asociada a las vesículas sinápticas); en estado fosforilado, la misma se disocia de las vesículas lo que permite la fusión de las membranas vesiculares con la membrana plasmática del terminal axónico, con la consiguiente liberación del neurotrasmisor al espacio sináptico.  Inmediatamente se inicia el proceso de endocitosis que, gracias a la formación del complejo vesícula-sinaptostagmina (proteína presináptica censora de la concentración de calcio) libera a la primera fase del atracamiento, para poder ser recuperada. El tráfico vesicular finaliza cuando la vesícula queda nuevamente cargada con el neurotransmisor; en total incluye 9 pasos, que se detallan a continuación:

1. Docking o Atracamiento: implica la toma de contacto entre las membranas presináptica y vesicular, en "zonas activas" de ambas membranas.
2. Priming: es la preparación de las vesículas sinápticas para responder al aumento de la concentración de calcio.
3. Fusión vesicular/exocitosis: este paso de fusión se produce entre todas las vesículas ya preparadas, como consecuencia de un importante aumento de la concentración de calcio en la terminal presináptica. Finalmente sólo algunos potenciales de acción son capaces de desencadenar la exocitosis.
4. Endocitosis: comprende el comienzo de la recuperación de las vesículas luego de la exocitosis. Para llevar a cabo este paso es necesario que las vesículas en juego sean recubiertas por una proteína específica, denominada clatrina. La endocitosis mediada por receptor en la zona de membrana recubierta por clatrina recibe el nombre de receptosoma.
5. Translocación: ya intracelularmente, se pierde la cubierta de clatrina, con la consecuente acidificación y reciclado vesicular dentro de lisosomas.
6. Fusión endosomal: a este nivel interviene el retículo endoplásmico, posibilitando por fusión al mismo, la recuperación de las vesículas recicladas.
7. Gemación: a partir del sistema de endomembranas celulares, compuesto por los retículos, se produce el brote o budding de nuevas vesículas.
8. Captación o almacenamiento del NT: mediante un proceso activo dependiente de hidrógeno, las vesículas captan o almacenan a los neurotransmisores.
9. Traslocación de las zonas activas: a través de procesos de transporte mediante citoesqueleto, las vesículas con su contenido viajan a las zonas activas de la presinapsis (transporte anterógrado) para reiniciar el ciclo. De esta forma las vesículas pueden distribuirse intracelularmente en posición cercana (prontas para la exocitosis) o lejana (de reserva) a la membrana plasmática presináptica.

Hay patologías psiquiátricas donde ya está claramente demostrada una alteración molecular en la calidad funcional de estos procesos. Así, en la esquizofrenia hay disminución de sinaptofisinas (sinapsinas) que son parte de estas proteínas de atracamiento

La liberación del contenido vesicular en la hendidura sináptica genera un clima biomolecular responsable de respuestas tanto a nivel de la pre como de la postsinapsis, antes de que distintos mecanismos moleculares pongan fin a la actividad biológica de los vehículos de información. Los estímulos que llegan a la neurona postsináptica pueden ser de carácter excitatorios y/o inhibitorios, lo que depende no sólo del neurotransmisor en sí sino también de los receptores sobre los cuales éste actúa. De esta forma, en la neurona postsináptica existirán efectos fisiológicos o patológicos por inhibición o estimulación neuronal. Puede producirse así un potencial postsináptico excitatorio (PPSE), debido al aumento de la permeabilidad al sodio (y a veces al calcio) con la consecuente despolarización de la neurona postsináptica. Si en cambio el estímulo es inhibitorio se produce un proceso de hiperpolarización, que puede darse por dos vías: aumento de la permeabilidad al cloro (que entra) o aumento de la permeabilidad al potasio (que tiende a salir), produciéndose entonces el potencial post-sináptico inhibitorio (PPSI).

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