De manier waarop informatie in onze hersenen ligt opgeslagen, is niet duidelijk. Er bestaan aanwijzingen die erop duiden dat een hersencel door een signaal elektronisch ‘geladen’ kan worden. Hoe lang zo’n lading in stand blijft, kan wisselen van minuten tot dagen of zelfs weken. Verder lijkt het erop dat informatie opgeslagen kan worden in de vorm van een bepaalde chemische codering via neurotransmitters (chemische verbindingen, letterlijk: zenuwoverbrengers) in de synapsen. Dat werkt als volgt:
Een zenuwcel heeft vele uitlopers die in contact staan met andere zenuwcellen. Deze zenuwcellen ‘praten’ met elkaar door middel van elektrische signalen die zeer snel door de uitlopers worden doorgegeven.
Nu zitten zenuwcellen niet direct aan elkaar vast zoals elektriciteitsdraden. Het elektrische signaal kan daardoor niet zomaar van de ene zenuwuitloper direct doorlopen naar de andere zenuwcel. In de synaps, de plek waar het uiteinde van de ene zenuwcel vlak tegenover dat van een andere ligt, worden daarom neurotransmitters afgescheiden. Kleine hoeveelheden daarvan bevinden zich in blaasjes in het zenuwuiteinde. Een elektrisch signaal zorgt ervoor dat de blaasjes openspringen, waardoor de neurotransmitters in de synapsspleet tussen beide zenuwuiteinden terechtkomen.
Op het oppervlak van de andere, tegenoverliggende zenuwcel, bevinden zich de zogeheten ‘receptoren’ (de ‘ontvangers’). Die geven, zodra ze met een bij hen passende neurotransmitter in aanraking komen, een eigen stroomstootje af, waarna het elektrische signaal zijn weg verder kan vervolgen. Het is echter niet zo dat zich tegenover elk zenuwuiteinde maar één ander zenuwuiteinde bevindt. De werkelijkheid is veel ingewikkelder. Ieder zenuwuiteinde staat driedimensionaal in contact met een scala van andere zenuwen. Al deze verschillende contacten kunnen leiden tot remmen, stimuleren, een beetje remmen, later remmen, een beetje stimuleren, later stimuleren, enzovoort. Eén enkel elektrisch signaaltje kan zo zeer verschillende vervolgstappen uitlokken. Juist dit principe maakt onze hersenen complex, maar stelt ze ook in staat op zo veel verschillende reacties wisselend te reageren.
Wanneer het signaal is doorgegeven, wordt de gebruikte neurotransmitterstof meteen weer snel afgebroken. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij de neurotransmitter acetylcholine door het in de hersenen aanwezige enzym acetylcholinesterase. De afbraakproducten worden weer gebruikt om nieuwe neurotransmitterstoffen van te maken.