Les récepteurs "biochimiques" présents sur les membranes pré et post-synaptiques sont des récepteurs moléculaires complexes qui peuvent se retrouver en deux endroits:
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directement à la surface des canaux ioniques
ou - directement à la surface de la membrane neuronale.
Lorsque les récepteurs moléculaires sont situés à la surface de canaux ioniques, leur activation entraîne un
- effet rapide immédiat qui peut être de deux ordres, une rapide dépolarisation ou une rapide hyperpolarisation.
Lorsque les récepteurs moléculaires sont situés à la surface de la membrane neuronale, leur activation nécessite
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plus de temps avant d'entraîner leurs effets. Ils doivent en effet passer par un intermédiaire chimique, un second messager, habituellement un sous-type de protéine du groupe des protéines G. Le sous-type de protéine G concerné doit alors se rendre activer d'autres récepteurs cibles qui lui sont propres à l'intérieur de la cellule. On assiste alors à une cascade d'activation enzymatique intra-cellulaire, chaque nouvelle structure activée enclenchant d'autres processus métaboliques dont l'aboutissement final sera de produire enfin le ou les effets désiré(s).
Dans le cas du contrôle des canaux ioniques, la résultante finale sera d'ouvrir ou de fermer les canaux ioniques cibles mais cette fois-ci à partir d'un stimulus venant de l'intérieur. Encore ici, l'effet final pourrait être une dépolarisation ou une hyperpolarisation mais cet effet sera retardé en comparaison avec la stimulation directe des canaux ioniques à la surface extra-cellulaire.
L'augmentation ou la réduction de l'excitabilité membranaire est donc liée à une chaîne de processus métaboliques intra-cellulaires qui imposent un certain délai avant de se répercuter sur les canaux ioniques visés. Les canaux ioniques activés par les récepteurs membranaires sont donc impliqués plus tardivement en comparaison de ceux possédant des récepteurs immédiatement à leur surface.