Las células nerviosas (neuronas) son células «excitables» que pueden transducir una variedad de estímulos en señales eléctricas, enviando continuamente información sobre el entorno externo e interno (en forma de secuencias de potenciales de acción) al sistema nervioso central (SNC). Las interneuronas del SNC integran esta información y envían señales a través de las neuronas de salida (eferentes) a diversas partes del cuerpo para que se realicen las acciones adecuadas en respuesta a los cambios del entorno. Las redes de neuronas se han clasificado arbitrariamente en varios sistemas nerviosos que recogen y transmiten información sensorial y controlan la función muscular esquelética y la función autonómica, etc. Las uniones entre neuronas (sinapsis) son eléctricas o químicas. Las primeras permiten la transferencia directa de corriente eléctrica entre las células, mientras que las segundas utilizan moléculas de señalización química (neurotransmisores) para transferir información entre las células. Los neurotransmisores son principalmente aminoácidos, aminas o péptidos (aunque algunas células utilizan otras moléculas como las purinas y el óxido nítrico), y pueden ser excitadores o inhibidores. Las neuronas individuales del SNC pueden recibir entradas sinápticas de miles de otras neuronas. Por lo tanto, cada neurona «integra» esta enorme complejidad de entradas y responde en consecuencia (ya sea permaneciendo en silencio o disparando potenciales de acción a otras neuronas). Se cree que las adaptaciones de la función y la estructura de las sinapsis químicas en particular (plasticidad sináptica) subyacen a los mecanismos que median las funciones cognitivas (aprendizaje y memoria).