Ein Axon ist eine lange, verzweigte Zellstruktur, die für Nervenzellen einzigartig ist. Wie alle tierischen Zellen sind auch Nervenzellen – auch Neuronen genannt – mit einer semipermeablen Membran bedeckt, aus der die Axone bestehen. Diese Strukturen sind dafür verantwortlich, Informationen von den Nervenzellen zu allen anderen Zellen des Körpers zu übertragen. Als Ursache für bestimmte degenerative neurologische Störungen wurde eine Störung der Signale beim Durchlaufen der Axone identifiziert.
Das Neuron selbst besteht aus drei Grundstrukturen: dem Zellkörper, dem Axon und zahlreichen verzweigten Dendriten. Der Zellkörper beherbergt den Zellkern und andere Organellen. Die Dendriten sammeln Informationen aus anderen Körperteilen und transportieren sie in das Neuron. Das Axon überträgt elektrische Impulse vom Neuron zu allen anderen Zellen des Körpers. Eine Fetthülle, die die Struktur über die gesamte Länge bedeckt, dient dazu, die elektrischen Signale gegen Störungen zu isolieren. Diese als Myelinscheide bekannte Schutzhülle besteht hauptsächlich aus Fettzellen und ist für die charakteristische weißliche Farbe des Nervengewebes verantwortlich.
Die vielen Äste der Struktur ermöglichen es dem Neuron, mehrere Zellen mit einem einzigen Signal zu enervieren. Jeder Zweig kann Tausende von spezialisierten Strukturen erzeugen, die als synaptische Terminals bekannt sind. Diese interagieren mit anderen Zellen durch elektrische Signale oder durch die Freisetzung chemischer Botenstoffe, die als Neurotransmitter bekannt sind. Jedes synaptische Terminal kontaktiert eine Zielzelle, die entweder eine Nervenzelle oder eine funktionelle Zelle sein kann, wie beispielsweise eine Muskelfaser oder ein weißes Blutkörperchen. Der Kontaktpunkt zwischen einem Axon und einer Zielzelle wird als Synapse bezeichnet.
Neuronen senden Informationen in Form von elektrischen Impulsen entlang der Axone. Der Punkt, an dem die Basis der Struktur vom Zellkörper ausgeht, wird als Axonhügel bezeichnet. In diesem Bereich werden elektrische Signale erzeugt. Diese als Aktionspotential bezeichneten elektrischen Impulse übermitteln Informationen, indem sie die Länge und Frequenz von Signalen in einer Art neurologischen Morsecode variieren.
Das Neuron ist in der Lage, die für das Aktionspotential erforderliche Spannung zu erzeugen, indem es die Konzentration verschiedener Ionen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle kontrolliert. Durch die Kanalisierung positiver Ionen entlang der Länge des Axons ist das Neuron in der Lage, kurze elektrische Signale zu erzeugen, um die entnervte Zelle oder Zellen am empfangenden Ende der Nachricht zu aktivieren.
Die Myelinscheide ist ein kritischer Bestandteil dieses Prozesses. Indem sie Axone vor Störungen isolieren, sorgen Myelinscheiden dafür, dass Neuronen Informationen schnell und genau übermitteln können. Die Degeneration der Myelinscheide ist mit der gestörten neuronalen Kommunikation verbunden, die häufig bei Patienten mit diagnostizierter Multipler Sklerose beobachtet wird. Ebenso wird angenommen, dass die Alzheimer-Krankheit mit der Zerstörung von Myelingewebe in bestimmten Teilen des Gehirns zusammenhängt.