Em virtude do enorme gradiente de concentração através da membrana, a abertura desses canais causa um influxo rápido de Ca2+, que permite a fusão das vesículas com a membrana plasmática do terminal pré-sináptico. A fusão das vesículas resulta na liberação do conteúdo vesicular, isto é, dos neurotransmissores, em sua maioria, na fenda sináptica.
Após essa exocitose, os neurotransmissores se difundem através da fenda sináptica e se ligam a receptores específicos da membrana neuronal pós-sináptica, causando a abertura (ou fechamento) de canais na membrana pós-sináptica, alterando a permeabilidade iônica nas células pós-sinápticas.
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