Antallet af forbindelsesmuligheder mellem neuronerne (nervecellerne) i den menneskelige hjerne er astronomisk. Et neuron kan danne forbindelse med 100.000 andre. „Antallet af mulige forbindelser i nutidsmenneskets hjerne er praktisk talt uendeligt,“ udtaler Anthony Smith i sin bog The Mind. Det er større end „det samlede antal atomer i hele det kendte univers,“ tilføjer neurologen Richard Thompson.

Men hvordan sender ét neuron informationer videre til et andet? Også hos skabninger med mere enkle nervesystemer er der mange forbindelser mellem nervecellerne. Her overføres de enkelte informationer ved at en elektrisk impuls springer fra det ene neuron til det næste. Overgangen foregår hurtigt og enkelt via en såkaldt elektrisk synaps.

Det er derfor påfaldende at de fleste af menneskets neuroner overfører informationer via såkaldte kemiske synapser. Denne langsommere og mere indviklede overførsel kan sammenlignes med at et tog kommer til en flod og må sejles over fordi der ikke er nogen bro. Når en elektrisk impuls kommer til en kemisk synaps standses den på grund af det spring der er mellem neuronerne. Her bliver signalet så „sejlet“ over ved hjælp af nogle kemiske stoffer. Men hvorfor overføres nerveimpulser mellem neuronerne på en så kompliceret måde?

Forskerne har fundet mange fordele ved den kemiske synaps. Den sikrer at informationerne kun bevæger sig én vej. Den beskrives også som smidig, for dens funktion eller struktur kan let ændres, hvorved informationen i signalet kan modificeres. Gennem brugen forstærkes nogle kemiske synapser mens andre forsvinder fordi de ikke bliver brugt. „Indlæring og hukommelse ville ikke kunne forekomme i et nervesystem der kun havde elektriske synapser,“ understreger Richard Thompson i sin bog The Brain.

Som skribenten Anthony Smith forklarer i sin bog The Mind: „Det forholder sig ikke sådan at neuronerne bare sender en impuls af sted eller lader være . . . de må kunne afgive en langt mere detaljeret information end ja eller nej. De er ikke blot som hamre der rammer det næste søm med større eller mindre hyppighed. De kan snarere, for at blive i billedet, sammenlignes med en tømrers værktøjskasse der indeholder forskellige skruetrækkere, tænger og hammere. . . . Enhver nerveimpuls bearbejdes undervejs, og det sker netop ved synapserne.“