Sygnał elektryczny wysłany wzdłuż aksonu dociera do synapsy na jego końcu, co powoduje wydzielenie chemicznego sygnału – neurotransmitera (np. acetylocholiny). Dociera on do specyficznych receptorów komórki docelowej (na błonie postsynaptycznej), przekazując sygnał; sygnalizacja przez kontakt bezpośredni – komórki komunikują się bezpośrednio przez cząsteczki sygnałowe. Zakotwiczona w błonie cząsteczka sygnałowa komórki sygnalizującej wiąże się z cząsteczką receptora w błonie komórki docelowej.
Transdukcja sygnału
Odbiór sygnału polega na wiązaniu się cząsteczki sygnałowej (ligandu) do białka receptorowego na powierzchni komórki lub w jej wnętrzu. Aktywowany w ten sposób receptor aktywuje wewnątrzkomórkowy szlak sygnałowy. Sygnał przekazywany jest przez białka sygnałowe na białka efektorowe, występujące na końcu szlaku sygnałowego. Nadchodzący sygnał modyfikuje je w pewien sposób i ostatecznie wprowadza odpowiednią zmianę w zachowaniu komórki. Białkami efektorowymi mogą być np. czynniki transkrypcyjne, kanały jonowe, enzymy sterujące metabolizmem, części cytoszkieletu.