Para ilustrar este proceso se usará como modelo el terminal nervioso de una sinapsis rápida. El proceso se inicia con un período de despolarización de la célula o del terminal nervioso normalmente provocado por un potencial de acción. Ese período de hipopolarización permite la apertura de canales de Ca²⁺-dependiente de voltaje, condición en la cual se precipita la entrada del catión debido a la gradiente de su concentración, que es constantemente mantenida por bombas de calcio en la membrana.

Un potencial de acción genera una elevación de la concentración intracelular de calcio en alrededor de 10 nanomoles, evento que dura algunos segundos. Los canales de calcio empiezan a abrirse a los 300 mseg de alcanzado el pico del potencial de acción y el calcio que entra actua a poca distancia de la boca interna del canal. Pero alrededor del sitio activo del terminal, que es el lugar donde se realiza un proceso de fijación de la vesícula y luego la secreción (expulsión del contenido vesicular), hay muchos canales de calcio. Por lo tanto, la secreción se induce debido a que se alcanza una alta concentración de calcio, probablemente del orden de 100-200 mM.

Para producir la secreción, el ión calcio además de actuar muy cerca de su sitio de entrada, debe unirse muy rápidamente a su blanco. Hay que considerar además que en relación al proceso de secreción, los iones calcio que entran actúan cooperativamente y se acepta que 4 iones calcio se necesitan para la liberación del contenido de una vesícula (cuantum de neurotransmisor liberado).

Algunos neurotransmisores que son péptidos, se almacenan en vesículas que no están fijadas en los sitios activos de liberación. Estas sinapsis son lentas porque el proceso de secreción del neurotransmisor toma más tiempo. El calcio que entra por la llegada del potencial de acción además de cumplir con su papel secretor, libera a la vesícula del citoesqueleto donde esta fijada y la secreción sólo se producirá una vez que ella alcance su sitio activo.