Είτε ανιχνεύει έναν νευροδιαβιβαστή σε μια σύναψη είτε ένα φωτόνιο στον αμφιβληστροειδή, το νευρικό σύστημα βασίζεται σε εξειδικευμένες πρωτεΐνες που συνδέονται ή ανταποκρίνονται σε συγκεκριμένα ερεθίσματα. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι υποδοχείς. Η σύνδεση ή η ενεργοποίηση πυροδοτεί αλλαγές διαμόρφωσης που ανοίγουν ιοντικά κανάλια ή ξεκινούν ενδοκυτταρικές σηματοδοτικές καταρράκτες.

Οι ιονοτροπικοί υποδοχείς είναι οι ίδιοι κανάλια και παράγουν γρήγορα ηλεκτρικά φαινόμενα. Οι μεταβοτροπικοί υποδοχείς συνδέονται με τις πρωτεΐνες G και παράγουν πιο αργή, μεγαλύτερης διάρκειας διαμόρφωση. Οι αισθητήριοι υποδοχείς στην περιφέρεια μετατρέπουν μηχανική, χημική, θερμική ή ηλεκτρομαγνητική ενέργεια σε νευρικά σήματα. Η ποικιλομορφία των υποτύπων υποδοχέων επιτρέπει στον ίδιο πομπό να παράγει διαφορετικά αποτελέσματα σε διαφορετικά κύτταρα ή σε διαφορετικούς χρόνους.

Η φαρμακολογία είναι σε μεγάλο βαθμό η επιστήμη της αλληλεπίδρασης των υποδοχέων: οι αγωνιστές ενεργοποιούν, οι ανταγωνιστές μπλοκάρουν και οι αλλοστερικοί ρυθμιστές βελτιώνουν τις αποκρίσεις. Η γενετική ποικιλομορφία στους υποδοχείς επηρεάζει την ευαισθησία στα φάρμακα και τον κίνδυνο ασθένειας. Η χαρτογράφηση των κατανομών των υποδοχέων στον εγκέφαλο αποτελεί σημαντικό επίτευγμα της μοριακής νευροεπιστήμης.

• Πρωτεΐνη που ανιχνεύει χημικά ή φυσικά ερεθίσματα
• Μπορεί να είναι ιονοτροπικό ή μεταβοτροπικό
• Μετατρέπει τα σήματα σε κυτταρικές αποκρίσεις
• Κύριος στόχος των περισσότερων νευροδραστικών φαρμάκων