Signale überqueren jede Synapse durch direkte elektrische Kontinuität.

Nervenimpulse laufen entlang von Nervenzellen als elektrische Signale. Deshalb lag lange die Annahme nahe, dass das Signal auch einfach elektrisch in die nächste Zelle weiterläuft.

Entscheidend war die Synapse: die winzige Kontaktstelle, an der eine Nervenzelle mit einer anderen Nervenzelle, einer Muskelzelle oder einer Drüsenzelle kommuniziert. Überquert elektrischer Strom diese Stelle direkt, oder setzt die erste Zelle stattdessen einen chemischen Botenstoff frei?

Otto Loewi lieferte 1921 einen starken Hinweis auf den chemischen Weg. Er reizte den Vagusnerv eines Froschherzens, wodurch der Herzschlag langsamer wurde. Anschließend übertrug er Flüssigkeit aus der Umgebung dieses Herzens auf ein zweites Herz – und auch dieses schlug langsamer. Etwas in der Flüssigkeit hatte das Signal übertragen. Später wurde der Stoff als Acetylcholin identifiziert, einer der chemischen Botenstoffe, die wir heute Neurotransmitter nennen.

An einer chemischen Synapse setzt die erste Zelle einen Neurotransmitter frei. Das Molekül überquert den winzigen Zwischenraum und bindet an Rezeptoren der nächsten Zelle, wodurch sich deren Aktivität verändert.

Chemische Übertragung erwies sich im Nervensystem von Wirbeltieren als vorherrschend. Elektrische Synapsen existieren jedoch ebenfalls. Dort verbinden Kanäle benachbarte Zellen so eng, dass elektrischer Strom direkt zwischen ihnen fließen kann. Der alte Fehler bestand darin, einen Mechanismus für universell zu halten.