Die Zahl der verschiedenen Verbindungswege zwischen den Neuronen (Nervenzellen) im menschlichen Gehirn ist astronomisch hoch. Das liegt daran, daß die Neuronen so zahlreiche Verknüpfungen bilden können; ein Neuron kann mit 100 000 anderen verbunden sein. „Die Zahl der möglichen Verbindungen in unserem Gehirn ist im Grunde genommen unbegrenzt“, schreibt Anthony Smith in seinem Buch The Mind. Die Zahl ist größer „als die Gesamtzahl aller Kernteilchen, aus denen das uns bekannte Universum besteht“, bemerkt der Neurologe Thompson.

Aber wie leitet ein Neuron seine Information an ein anderes weiter? Tiere mit einem einfachen Nervensystem haben viele miteinander verbundene Nervenzellen. In einem solchen Fall überquert ein elektrischer Impuls die Brücke von einem Neuron zum nächsten. Die Überbrückung wird elektrische Synapse genannt. Sie ist schnell und einfach.

Es erscheint möglicherweise befremdend, aber die meisten Neuronen im menschlichen Körper geben Botschaften über eine chemische Synapse weiter. Diese langsamere und zugleich schwierigere Methode kann wie folgt veranschaulicht werden: Ein Zug trifft an einem Fluß ein, über den keine Brücke führt, und muß deshalb übergesetzt werden. Wenn ein elektrischer Impuls auf eine chemische Synapse trifft, kommt er zum Stillstand, weil die Neuronen durch einen Spalt voneinander getrennt sind. An dieser Stelle wird das Signal „übergesetzt“, und zwar durch die Übertragung chemischer Substanzen. Worin besteht der Vorteil der elektrochemischen Methode der Übertragung von Nervenimpulsen?

Wissenschaftler bezeichnen die chemische Synapse in vieler Hinsicht als vorteilhaft. Sie gewährleistet, daß die Botschaften in eine Richtung laufen. Sie gilt auch als plastisch, weil ihre Funktionsweise oder ihre Struktur leicht zu ändern ist. Signale können hier modifiziert werden. Durch Gebrauch werden einige chemische Synapsen verstärkt, während sich andere auflösen, weil sie nicht gebraucht werden. „Das Lernen und Erinnern könnte in einem Nervensystem, in dem es nur elektrische Synapsen gibt, nicht zustande kommen“, sagt Richard Thompson in seinem Buch The Brain.

Der Wissenschaftsautor Anthony Smith erklärt in seinem Buch The Mind: „Neuronen geben nicht einfach ein Signal ab oder nicht ... Sie müssen viel kompliziertere Informationen weitergeben als ja oder nein. Sie gleichen nicht einem Hammer, mit dem der nächste Nagel schneller oder langsamer eingeschlagen wird. Sie sind, um bei diesem Beispiel zu bleiben, der Werkzeugsatz eines Zimmermanns mit verschiedenen Schraubenziehern, Zangen — und Hämmern. ... Jeder Nervenimpuls wird unterwegs umgewandelt, und das geschieht nirgendwo anders als an den Synapsen.“