細胞膜

大脳皮質の神経細胞間の結合と距離の関係。1mm2あたり（図中央の小さい四角領域）、約10万個の神経細胞が存在する。その1mm2の領域の神経細胞と結合がある領域を赤色の濃淡で示す。色が濃いほど結合するシナプスの密度が高い。シナプスの半分は近い領域と結合し、残りは離れた領域（図左の四角領域）と結合しているため、脳の機能を理解するには、脳全体のシミュレーションが必要となる。

シロイヌナズナ

送信側の神経細胞（赤）から受信側の神経細胞（灰）へと情報が伝達される時、その情報受け渡しの場となるのがシナプスです。送信側（シナプス前末端）にはシナプス小胞と呼ばれる小さな袋が格納されており、この中に神経伝達物質という化学物質が詰め込まれています。電気信号（活動電位）がシナプス前末端に到達すると、シナプス小胞が前末端膜に融合することで、中の伝達物質を外へと放出します（エキソサイトーシス）。受信側（シナプス後膜）は伝達物質を受容体で受け取り、電気信号へと変換することで情報の受け渡しがなされます。前末端に融合したシナプス小胞は再び取り込まれ、また伝達物質を詰め込まれて再利用されます（エンドサイトーシス）。エキソサイトーシスされる小胞の量とエンドサイトーシスされる小胞の量のバランスを調整することで、持続的な情報伝達が行われています。