Kiedy impuls elektryczny dojdzie do zakończenia nerwowego następuje tam złożony proces chemiczny, w wyniku którego z zakończenia do przestrzeni międzysynaptycznej wylewa się zawartość pęcherzyka, w której znajdują się cząsteczki substancji chemicznej zwanej neuroprzekaźnikiem. Neuroprzekaźnik dochodzi, drogą dyfuzji, do znajdującego się na następnej komórce receptora. Receptorem nazywamy szczególne miejsce, zdolne do rozpoznania neuroprze kaźnika, przyłączenia go i takiej zmiany swojej budowy po przyłączeniu, że zapoczątkowuje ona łańcuch reakcji chemicznych, których końcowym efektem jest wytworzenia impulsu elektrycznego w następnej komórce. Tego rodzaju system zapewnia przede wszystkim to, że impulsy nerwowe biegną zawsze w określonym kierunku i że trafiają w odpowiednie miejsca: odbierane są tylko przez właściwe receptory. Każda komórka nerwowa produkuje charakterystyczne dla siebie neuroprzekaźniki, które aktywują tylko określone receptory. Okazuje się, że bardzo wygodnie podzielić jest komórki nerwowe w mózgu właśnie ze względu na stosowany przez nie główny neuroprzekaźnik. Komórki takie tworzą pewne określone systemy, którym możemy przypisać określone funkcje. Psychofarmakologia doświadczalna wykazała, że wiele złożonych patologii można korygować oddziałując na jeden układ neurotransmisyjny. Tak np. schizofrenię można kontrolować blokując receptor dopaminowy, a lęk pobudzając receptor benzodiazepinowy. Chociaż pamięć jest złożonym procesem i jest rzeczą oczywistą, że nie istnieje żaden pojedynczy „neuromediator pamięci”, próby selektywnego oddziaływania na pojedyncze systemy neuroprzekaźnikowe z nadzieją spowodowania korzystnych zmian w pamięci nie są irracjonalne. Psychofarmakologa bardzo interesuje zaangażowanie różnych układów neurotransmisyjnych w procesy pamięci i uczenia, ponieważ poznanie ich roli daje podstawy racjonalnych poszukiwań leków wspomagających nasze funkcje poznawcze i pamięć.
