Az idegsejtek (neuronok) “gerjeszthető” sejtek, amelyek különböző ingereket képesek elektromos jelekké alakítani, és folyamatosan információt küldenek a külső és belső környezetről (akciós potenciálok sorozatai formájában) a központi idegrendszerbe (CNS). A CNS-ben lévő interneuronok integrálják ezeket az információkat, és a kimeneti (efferens) neuronok mentén jeleket küldenek a test különböző részeibe, hogy a környezeti változásokra reagálva megfelelő lépéseket tegyenek. A neuronhálózatokat önkényesen különböző idegrendszerekbe sorolták, amelyek összegyűjtik és továbbítják az érzékszervi információkat, valamint irányítják a vázizomzat működését és a vegetatív funkciókat stb. A neuronok közötti összeköttetések (szinapszisok) elektromos vagy kémiai úton jönnek létre. Az előbbiek lehetővé teszik az elektromos áram közvetlen átvitelét a sejtek között, míg az utóbbiak kémiai jelzőmolekulákat (neurotranszmittereket) használnak a sejtek közötti információ átvitelére. A neurotranszmitterek főként aminosavak, aminok vagy peptidek (bár egyes sejtek más molekulákat, például purinokat és nitrogén-oxidot is használnak), és lehetnek gerjesztő vagy gátló hatásúak. A központi idegrendszer egyes idegsejtjei szinaptikus bemeneteket kaphatnak több ezer másik idegsejtből. Ezért az egyes neuronok “integrálják” a bemenetek e hatalmas komplexitását, és ennek megfelelően reagálnak (vagy úgy, hogy csendben maradnak, vagy akciós potenciálokat lőnek ki más neuronok felé). Úgy gondolják, hogy különösen a kémiai szinapszisok működésében és szerkezetében bekövetkező adaptációk (szinaptikus plaszticitás) állnak a kognitív funkciókat (tanulás és emlékezet) közvetítő mechanizmusok hátterében.

.