A célula pré sináptica deve receber um estímulo elétrico, proveniente de um potencial de ação. A célula possui um potencial de repouso, que faz com que ela não transmita impulsos nervosos. Entretanto, isso muda quando a célula recebe um estímulo elétrico e sai do seu potencial de repouso, ou seja, quando a célula está despolarizada, chegando ao limiar de excitabilidade. Isso faz com que os neurotransmissores sejam fabricados, armazenados em vesículas, transportados pelo cálcio (que é liberado internamente pelo disparo do potencial de ação) e por um conjunto de proteínas chamado SNARE, até que as vesículas cheguem na membrana da célula pré-sináptica. Por possuírem uma estrutura química semelhante, a vesícula contendo o neurotransmissor funde-se com a membrana da célula, fazendo com que os neurotransmissores sejam liberados na fenda sináptica.
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