對於一個神經元來說，其表面的細胞膜是完整連續的，動作電位可以在上面沒有間斷地傳導。神經元是構成神經網絡的基本元件，相互之間必然有某種連接以接續信息傳導。不同神經元的細胞膜不是連續、不間斷地融合在一起的，所以動作電位不能直接在神經元之間連續傳遞。為保證信號的傳遞，神經元形成了特殊結構的連接裝置。這些連接裝置多處於神經元細胞的不規則突起上，在樹枝末梢呈球狀或環狀膨大附在另一個神經元的胞體或樹突表面。根據這一獨特的形態，連接裝置被形象地叫做突觸（synapse）。

（圖片來源於網絡）

現在已知有兩種類型的突觸，一類是電突觸，一類是化學突觸。

電突觸中兩個神經元的細胞膜靠的非常近，突觸間隙很小，一些離子通道直接越兩個神經元的細胞膜，兩個神經元上的離子通道一對一地匹配形成一個通道。這種結構相當於細胞膜的直接融合，從一個神經元直接延伸到另一個神經元。一般認為電突觸僅僅起連接作用，信號在神經元之間的傳遞不發生改變，傳導速度快、沒有延遲，而且傳導方向是雙向的，從哪一邊都可以。

（電突觸的結構，桔黃色的六花瓣樣的結構是離子通道。圖片來源於網絡）

化學突觸是人大腦中最常見的神經元連接，將動作電位信號通過化學信號在神經元之間傳導。代表化學信號的物質統稱為神經遞質，貯存於前一個神經元（突觸前神經元）末端膨大部分的囊泡內。突觸前神經元動作電位傳導到突觸時，神經遞質被釋放到突觸間隙，經擴散方式到達突觸後膜（突觸後神經元），與細胞膜上的神經遞質受體結合，引起與受體相聯的離子通道開放，使相應的離子經通道進入突觸後部，產生突觸後神經元局部電位的變化。

（化學突觸的結構。圖片來源於網絡）

如果神經遞質作用的結果導致後一個神經元產生動作電位，則接續了信號傳導，相當於開通了信號通路，是興奮性突觸，如以下動畫。

另一類化學突觸神經遞質作用的結果可抑制突觸後神經元上正在傳導的動作電位，相當於關閉了信號通路，是抑制性突觸，如以下動畫。

化學突觸的信號傳導是單向的，從前一個神經元的輸出端通過化學突觸的神經遞質，傳給下一個神經元的輸入端。一個神經元既可與通過突觸連接到其它許多神經元上，或輸出裝置的細胞上如肌肉、分泌腺體等；亦可通過突觸接受來自其它神經元或輸入裝置細胞（如視、聽、嗅、味等感應細胞）的許多突觸信息。對於大腦內的大多數神經元來說，突觸是信號的唯一輸入渠道。與某一神經元相連的所有前一級細胞都通過突觸向細胞傳遞關於自身的信息。

突觸在神經元上分布的密度大致相同，神經元細胞的不規則突起可極大地增加突觸連接的數目。每個神經元上突觸數目平均約為1萬個左右。在一個神經元上接受的眾多突觸中，有些是興奮性的，有些則是抑制性的。如果所有興奮性突觸活動的總和超過抑制性突觸活動的總和，並足以刺激該神經元的軸突起始段產生動作電位時，則該神經元發生興奮；反之，則表現為抑制。

所以，在由神經元連接構成的網絡中，化學突觸是信息處理網絡的開關，是人腦中二進制系統的基礎。處於不同開關狀態的化學突觸組合，構成了信息存貯（記憶）的基本模式。神經元以化學突觸為開關形成的邏輯迴路，是大腦進行數學和邏輯運算的基礎。類似於電腦電子網絡，大腦的所有信息處理功能，包括信念、記憶、思考、計劃、學習、訓練、嘗試等，都是在神經網絡中完成的。

大腦神經網絡及其複雜，一般先由功能相近的神經元在大腦的特定區域相互連接，構成信息處理的基本功能區，即局域網絡；基本功能區之間再通過高速的神經通路連接、整合、協調，形成更高一級的功能域，具有更強大的信息處理功能，並能夠同時處理多項任務。使用最新的醫學影像學技術，並經過電腦的處理、分析，人們正在逐步發現、認識這些功能區域。

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可以想象，大腦中還可以有更高層次的區域整合，最終能夠支持人類大腦的最高級活動，如思維，想象等。站到更高的社會角度來想象，以每個個人大腦為單位，當做接受或拒絕信息的開關，以各種溝通渠道作為連接大腦的導線，就是一個社會網絡。在社會網絡層次上處理的信息，就是人類社會的文化，或文明。只不過社會網絡中信息傳播速度遠遠低於大腦和電腦網絡的信息傳播速度，所以只能在很長的時間範圍內（歷史）進行觀測。

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