Odbierane z receptorów sygnały są analizowane w sieciach neuronów o różnej złożoności (zobacz np. ewolucja układu nerwowego, układ nerwowy rozproszony, układ nerwowy człowieka), ale działających na jednakowych zasadach przenoszenia i przekazywania impulsów.
Zasady przenoszenia i przekazywania impulsów nerwowych W każdym układzie nerwowym spolaryzowana błona neuronów charakteryzuje się określonym potencjałem oraz pobudliwością, polegającą na powstawaniu potencjału czynnościowego (lokalna depolaryzacja) po odebraniu nadprogowego bodźca przez błonowe białka receptorowe. Neuron (receptor) odzyskuje pobudliwość wskutek ponownej polaryzacji dzięki działaniu pomp sodowo-potasowych, które „tłoczą” jony wbrew gradientowi stężeń.
Receptory (neurony I rzędu) przekazują sygnał kolejnym neuronom (neuronom II rzędu) w synapsach. Procesy synaptyczne polegają na wysyłaniu do szczeliny synaptycznej chemicznych substancji przekaźnikowych (neurotransmiterów). Dla komórki postsynaptycznej są one wewnętrznymi chemicznymi sygnałami o obecności nadprogowego bodźca zewnętrznego.
W układzie nerwowym organizmów najbardziej złożonych, dysponujących centralnym układem nerwowym, przetwarzanie sygnałów zmysłowych odbywa się w specyficznych analizatorach wrażeń zmysłowych, np.