La cellule nerveuse typique, également appelée neurone, a des parties structurelles et fonctionnelles distinctes. Son corps principal, appelé soma, génère une impulsion électrique. Ce signal traverse une longue et fine extension appelée son axone. Tout comme un fil électrique domestique doit être recouvert d’un manchon isolant extérieur, la membrane axonale fonctionne comme une gaine protectrice pour la transmission bioélectrique. Une membrane saine et chimiquement précise est nécessaire pour un cerveau et un système nerveux humains pleinement fonctionnels.
Un seul fil d’axone microscopique dans le corps humain peut être court, mais il peut également mesurer 4.9 pieds de long (1.5 mètre) ou plus. A l’autre extrémité terminale d’un axone, le signal électrique se décharge. Il pourrait libérer de l’énergie pour exciter un autre neurone, contracter un muscle ou pour un certain nombre d’autres fonctions corporelles, y compris le raisonnement intelligent. Dans le cas de la transmission du signal à un autre neurone, le corps cellulaire receveur présente de petites et courtes saillies appelées dendrites. De l’axone aux dendrites, le signal traverse un petit espace entre eux appelé synapse.
Les cellules nerveuses n’ont qu’un seul axone et son signal électrique ne circule que dans une seule direction. L’axone peut cependant se diviser et se ramifier à plusieurs reprises en de nombreuses extrémités terminales. Ceci est particulièrement important dans le cerveau, où une seule impulsion électrique peut stimuler plusieurs autres neurones. La cascade résultante d’extrémités terminales de branchement peut se compter par milliers. Les synapses «en passant» dans lesquelles les dendrites d’autres nerfs s’accrochent à la tige axonale elle-même, et non à leurs extrémités terminales, ajoutent encore aux connexions.
La structure et les propriétés chimiques de la membrane axonale sont ce qui lui permet de contenir une charge électrique, de forcer son écoulement dans une direction et de transférer le signal à d’autres cellules du corps. Pour la plupart, pour la plupart des types de cellules nerveuses, l’axone est isolé dans une gaine protectrice appelée myéline. Cette couche de la membrane axonale est pincée à intervalles réguliers appelés « nœuds de Ranvier ». Ces lacunes sans myéline amplifient efficacement le signal électrique entrant, forçant sa transmission unidirectionnelle rapide. Le signal n’est pas une seule onde ininterrompue ; il pulse dans l’axone de nœud en nœud.
L’intégrité et la santé de la membrane axonale sont connues pour être l’une des clés des maladies neurologiques débilitantes, telles que la sclérose en plaques (SEP). La SEP est causée par la démyélinisation des axones neuraux. D’autres troubles incluent un traumatisme temporaire de la gaine de myéline appelé neurapraxie qui bloque la capacité d’un nerf à conduire l’électricité et entraîne généralement une perte de sensation sensorielle ou de contrôle musculaire de la zone touchée.
La membrane axonale est nécessairement conçue pour contenir une charge électrique, pour empêcher sa fuite. Pourtant, c’est ce qui semble se produire aux extrémités terminales d’un axone. Les scientifiques qui étudient la structure moléculaire de la membrane et la composition chimique des synapses comprennent maintenant que le transfert de signal est en fait chimique. L’énergie électrique alimente les changements dans les produits chimiques, en particulier le sodium et le potassium, leur permettant de traverser les membranes à travers des protéines creuses spécialisées appelées canaux ioniques.