Каскады сигнальной передачи, обуславливаемые химической нейротрансмиссией включают в себя многочисленные молекулы, начиная с первого мессенджера -нейромедиатора, и переходя ко второму, третьему, четвертому и большему количеству мессенджеров (Рисунки от 1-9 до 1-30). Инициирующие события происходят менее чем за секунду, но долгосрочные последствия обуславливаются нисходящим потоком мессенджеров, и могут занимать от нескольких часов до нескольких дней, а могут длиться и много дней или даже все время жизни синапса или нейрона (Рисунок 1-10). Каскады сигнальной передачи несколько схожи с молекулярным “пони-экспрессом” со специализированными молекулами действуя как последовательность всадников, передавая сообщение к следующей специализированной молекуле, пока оно не достигнет своего функционального назначения, такого как экспрессия гена или же активация “спящих” и неактивных молекул (смотрите, например, Рисунки от 1-9 до 1-19).
Обзор такого молекулярного “пони-экспресса”, от первого мессенджера нейромедиатора через несколько “молекулярных райдеров” для производства разнообразных биологических откликов, показан на Рисунке 1-9. В частности, первый мессенджер нейромедиатор активирует производство второго химического мессенджера который, в свою очередь, активирует третий мессенджер, а именно фермент, известный как киназа, которая добавляет фосфатную группу к белкам четвертого мессенджера для создания фосфопротеинов (Рисунок 1-9, слева). Другой каскад сигнальной передачи показан справа с первым мессенджером - нейромедиатором, который открывает ионный канал, это позволяет кальцию входить в нейрон и действовать как второй мессенджер для этой каскадной системы (Рисунок 1 -9, справа). Кальций затем активирует третий мессенджер, а именно фермент, известный как фосфатаза который удаляет фосфатные группы из четверых фосфопротеинов и, таким образом, отменяет действие третьего мессенджера слева. Баланс между киназной и фосфатазной активностью, это баланс между двумя нейротрансмиттерами, которые активирует каждый из них, определяет степень химической активности вниз по течению, которая активируя четвертых посланников, способна инициировать разнообразные биологические ответы, такие как экспрессия генов и синаптогенез (Рисунок 1 -9). Каждый молекулярный участок в пределах трансдукционного каскада химических и электрических сообщений является потенциальным местом для сбоя, связанного с психическим заболеванием; это также потенциальная цель для психотропного препарата. Таким образом, различные элементы множественных каскадов сигнальной передачи играют очень важную роль в психофармакологии.