Komórki nerwowe (neurony) są „pobudliwymi” komórkami, które mogą przekształcać różne bodźce w sygnały elektryczne, stale wysyłając informacje o środowisku zewnętrznym i wewnętrznym (w postaci sekwencji potencjałów czynnościowych) do ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Interneurony w OUN integrują te informacje i wysyłają sygnały wzdłuż neuronów wyjściowych (eferentnych) do różnych części ciała w celu podjęcia odpowiednich działań w odpowiedzi na zmiany środowiskowe. Sieci neuronów zostały arbitralnie sklasyfikowane w różne układy nerwowe, które zbierają i przekazują informacje sensoryczne, kontrolują funkcje mięśni szkieletowych i funkcje autonomiczne, itp. Połączenia między neuronami (synapsy) są albo elektryczne, albo chemiczne. Pierwsze z nich umożliwiają bezpośrednie przekazywanie prądu elektrycznego między komórkami, podczas gdy drugie wykorzystują chemiczne cząsteczki sygnalizacyjne (neuroprzekaźniki) do przekazywania informacji między komórkami. Neuroprzekaźniki są głównie aminokwasami, aminami lub peptydami (chociaż inne cząsteczki, takie jak puryny i tlenek azotu są wykorzystywane przez niektóre komórki), i mogą być pobudzające lub hamujące. Poszczególne neurony w OUN mogą otrzymywać wejścia synaptyczne od tysięcy innych neuronów. Dlatego każdy neuron „integruje” tę ogromną złożoność danych wejściowych i odpowiednio na nie reaguje (albo milcząc, albo wyzwalając potencjały czynnościowe do innych neuronów). Uważa się, że adaptacje w funkcji i strukturze synaps chemicznych w szczególności (plastyczność synaptyczna) leżą u podstaw mechanizmów pośredniczących w funkcjach poznawczych (uczenie się i pamięć).

.