Die typische Nervenzelle, auch Neuron genannt, hat unterschiedliche strukturelle und funktionelle Teile. Sein Hauptkörper, das Soma, erzeugt einen elektrischen Impuls. Dieses Signal wandert durch eine lange, dünne Verlängerung, die als Axon bezeichnet wird. So wie ein elektrisches Haushaltskabel von einer äußeren Isolierhülle umhüllt werden muss, fungiert die Axonmembran als Schutzhülle für die bioelektrische Übertragung. Eine chemisch präzise, gesunde Membran ist für ein voll funktionsfähiges menschliches Gehirn und Nervensystem notwendig.
Ein einzelner, mikroskopisch kleiner Axonfaden im menschlichen Körper kann kurz, aber auch 4.9 Meter lang oder länger sein. Am anderen terminalen Ende eines Axons entlädt sich das elektrische Signal. Es könnte die Energie freisetzen, um ein anderes Neuron zu erregen, einen Muskel zu kontrahieren oder für eine beliebige Anzahl anderer Körperfunktionen, einschließlich intelligenter Schlussfolgerungen. Wenn das Signal an ein anderes Neuron weitergegeben wird, hat der Körper der Empfängerzelle kleine und kurze Vorsprünge, die Dendriten genannt werden. Vom Axon zu den Dendriten durchquert das Signal eine winzige Lücke zwischen ihnen, die als Synapse bezeichnet wird.
Nervenzellen haben nur ein Axon und sein elektrisches Signal fließt nur in eine Richtung. Das Axon kann sich jedoch immer wieder in zahlreiche terminale Enden spalten und verzweigen. Dies ist besonders wichtig im Gehirn, wo ein einzelner elektrischer Impuls mehrere andere Neuronen stimulieren kann. Die resultierende Kaskade von sich verzweigenden Terminalenden kann in die Tausende gehen. Eine weitere Verbindung der Verbindungen sind „en passant“-Synapsen, bei denen die Dendriten anderer Nerven am Axonstab selbst anhaften, nicht an ihren Enden.
Die Struktur und die chemischen Eigenschaften der Axonmembran ermöglichen es ihr, eine elektrische Ladung aufzunehmen, ihren Fluss in eine Richtung zu erzwingen und das Signal an andere Körperzellen zu übertragen. Zum größten Teil ist das Axon bei den meisten Arten von Nervenzellen in einer schützenden Hülle namens Myelin isoliert. Diese Schicht der Axonmembran wird in regelmäßigen Abständen eingeklemmt, die „Knoten von Ranvier“ genannt werden. Diese Lücken ohne Myelin verstärken das ankommende elektrische Signal effektiv und erzwingen seine schnelle Übertragung in eine Richtung. Das Signal ist keine einzelne ununterbrochene Welle; es pulsiert innerhalb des Axons von Knoten zu Knoten.
Die Integrität und Gesundheit der Axonmembran sind bekanntermaßen einer der Schlüssel zu schwächenden neurologischen Erkrankungen wie Multiple Sklerose (MS). MS wird durch die Demyelinisierung neuraler Axone verursacht. Andere Störungen umfassen ein vorübergehendes Trauma der Myelinscheide, die sogenannte Neurapraxie, die die Fähigkeit eines Nervs, Elektrizität zu leiten, blockiert und typischerweise entweder zum Verlust des sensorischen Gefühls oder der Muskelkontrolle des betroffenen Bereichs führt.
Die Axonmembran ist notwendigerweise so konstruiert, dass sie eine elektrische Ladung enthält, um ihr Entweichen zu verhindern. Dies scheint jedoch an den Enden eines Axons zu passieren. Wissenschaftler, die die molekulare Struktur der Membran und die chemische Zusammensetzung von Synapsen untersuchen, verstehen jetzt, dass die Signalübertragung tatsächlich chemisch ist. Die elektrische Energie treibt chemische Veränderungen an, insbesondere Natrium und Kalium, sodass sie die Membranen durch spezielle Hohlproteine, sogenannte Ionenkanäle, durchqueren können.