Nelle sinapsi elettriche, una variazione del potenziale di membrana di una cellula viene trasmesso ad un'altra adiacente per flusso diretto di corrente, senza il ritardo sinaptico tipico delle sinapsi chimiche. Altro elemento distintivo è costituito dalla facoltà di trasmissione dell'impulso nei due sensi (per le sinapsi elettriche) fisiologicamente impossibile per le sinapsi chimiche.
Le cellule costituenti sinapsi elettriche sono unite per mezzo di gap a forma di placca, fra le quali decorre uno spazio inferiore ai 3 nm. Interposte fra le membrane delle gap è possibile considerare dei filamenti di particelle proteiche. Tali particelle, costituite da 6 subunità, circondano un canale permeabile all'acqua. Le subunità sono disposte ad esagono, dando vita ad un'unità definita connessone. Ciascuna subunità è definita connessina. I connessoni sono disposti fra le gap a costituire i canali del connessone, in grado di far migrare da una cellula all'altra molecole idrosolubili di peso molecolare compreso fra 1200 e 1500. Tali canali costituiscono le vie di passaggio della corrente elettrica. Le cellule unite da gap, possono essere fra loro "scollegate" dal passaggio di corrente elettrica per mezzo dell'ostruzione (chiusura) dei connessoni, causata da un'elevata concentrazione intracellulare di ioni C++ o H+, o in risposta alla depolarizzazione di una o entrambe le cellule contigue. Le sinapsi elettriche sono molto diffuse nel SNC e periferico dei vertebrati e degli invertebrati. Sono presenti in tutti quei distretti dove un ritardo sinaptico di natura chimica non sarebbe tollerabile (es.: epatociti, cellule del miocardio, cellule epiteliali del cristallino ecc.). Nelle sinapsi chimiche il ritardo sinaptico è di circa 0,5ms, necessario alla liberazione del neurotrasmettitore (l'acetilcolina) da parte del neurone presinaptico. Tale neurotrasmettitore è in grado di modificare la conduttanza della membrana postsinaptica per uno o più ioni e, a livello della sinapsi non si producono potenziali d'azione e, le variazioni del potenziale di membrana, sono trasmesse alla membrana del neurone postsinaptico in maniera elettrotonica. Il cono di emergenza è il punto neuronale dove origina l'assone, e da dove insorgerà il potenziale d'azione, a patto che le afferenze che giungono al neurone superino la soglia di eccitabilità.
Le giunzioni neuromuscolari possono essere distinte in tre categorie differenti, in virtù del rapporto fra stimolo e risposta:
Le risposte del neurone postsinaptico alla stimolazione presinaptica tendono ad essere costanti per quel che riguarda ampiezza e decorso temporale. Tuttavia, se un assone presinaptico viene stimolato ripetutamente, la risposta postsinaptica può crescere ad ogni stimolo. Tale fenomeno prende il nome di facilitazione, e dipende dalla frequenza della stimolazione e tende ad esaurirsi rapidamente dopo la fine della stimolazione.
Una stimolazione tetanica del neurone presinaptico per diversi secondi causa un incremento prolungato della risposta postsinaptica, ma non modifica la sensibilità al neurotrasmettitore. La stimolazione ripetitiva inoltre, migliora l'efficacia della trasmissione. Tale fenomeno, tipico di alcune sinapsi cerebrali, migliorerebbe la memoria sotto stimoli prolungati, per effetto del maggior rilascio di neurotrasmettitore e del miglioramento della risposta ad esso.
Stimolando ripetitivamente una sinapsi si giunge ad avere una risposta postsinaptica di minore ampiezza, tale fenomeno va sotto il nome di fatica sinaptica. Tuttavia la ragione è imputabile alla cellula presinaptica, poiché stimolazioni indotte della regione postsinaptica rendono risposte normali. Tale meccanismo è imputabile alla diminuzione di neurotrasmettitore nelle vescicole. La fatica sinaptica scompare in pochi secondi.