Les cellules nerveuses (neurones) sont des cellules « excitables » qui peuvent transposer une variété de stimuli en signaux électriques, envoyant continuellement des informations sur l’environnement externe et interne (sous forme de séquences de potentiels d’action) au système nerveux central (SNC). Les neurones du SNC intègrent ces informations et envoient des signaux le long des neurones de sortie (efférents) vers différentes parties du corps afin que les actions appropriées soient entreprises en réponse aux changements environnementaux. Les réseaux de neurones ont été arbitrairement classés en divers systèmes nerveux qui recueillent et transmettent des informations sensorielles et contrôlent la fonction des muscles squelettiques et la fonction autonome, etc. Les jonctions entre les neurones (synapses) sont soit électriques, soit chimiques. Les premières permettent le transfert direct du courant électrique entre les cellules, tandis que les secondes utilisent des molécules de signalisation chimique (neurotransmetteurs) pour transférer les informations entre les cellules. Les neurotransmetteurs sont principalement des acides aminés, des amines ou des peptides (bien que d’autres molécules comme les purines et l’oxyde nitrique soient utilisées par certaines cellules), et peuvent être excitateurs ou inhibiteurs. Les neurones individuels du SNC peuvent recevoir des entrées synaptiques de milliers d’autres neurones. Par conséquent, chaque neurone « intègre » cette vaste complexité d’entrées et réagit en conséquence (soit en restant silencieux, soit en envoyant des potentiels d’action à d’autres neurones). On pense que les adaptations de la fonction et de la structure des synapses chimiques en particulier (plasticité synaptique) sont à la base des mécanismes de médiation des fonctions cognitives (apprentissage et mémoire).