As células nervosas se interconectam através de extensões chamadas axônios, que formam uma rede dentro das fibras nervosas e no cérebro. Estes se estendem do corpo celular, ou soma, até as extremidades onde as sinapses transmitem sinais elétricos para outras células nervosas. A degeneração do axônio pode ocorrer como resultado de lesão ou doença. Se a ramificação do axônio é cortada, o segmento separado geralmente se quebra, junto com uma seção anexada perto do local da quebra. Certas proteínas podem estar envolvidas no processo de degeneração do axônio, mas a partir de 2011 não se sabe exatamente quais ou como elas procedem à decomposição do material celular.
Quando os axônios cortados se quebram, isso é chamado de degeneração walleriana. O processo foi observado pela primeira vez na década de 1850, mas a sequência de eventos que desencadeiam o processo permanece incerta. Também não houve uma função geral que pudesse ser interrompida para impedir que os axônios se quebrassem. A degeneração do axônio é tipicamente influenciada por três coisas: a dinâmica interna da célula, como o neurônio reage a uma lesão e os processos moleculares durante a degeneração.
A seção restante do axônio na célula geralmente degenera um pouco após um intervalo, mas pode sobreviver. Alterações no corpo das células nervosas permitem que fragmentos do axônio sejam quebrados. Os ramos das células nervosas podem se estender por milhares de vezes o diâmetro da célula. Os axônios podem ser quebrados por serem cortados, esmagados ou congelados, e reações químicas também podem danificá-los. As células nervosas também podem sofrer mais deterioração após uma lesão quando as proteínas são ativadas para responder ao dano inicial.
Lesões e uma variedade de doenças neurológicas podem levar à degeneração do axônio. A doença de Alzheimer, bem como a doença de Parkinson, podem progredir, pois muitas células nervosas perdem suas conexões. Condições como diabetes e glaucoma também costumam causar efeitos físicos nas células nervosas. O mesmo acontece com os efeitos neurológicos da quimioterapia. As lesões podem envolver impactos diretos e outras forças no tecido nervoso e cerebral, que podem separar fisicamente os axônios.
Os pesquisadores descobriram evidências de que os neurônios podem ser programados internamente para a degeneração do axônio. Geralmente, não se sabe como isso ocorre em nível molecular, mas os pesquisadores identificaram algumas das proteínas envolvidas. Ao interromper essas proteínas, a degeneração por causa da quimioterapia tem sido atrasada nos estudos. Há uma pesquisa em andamento, a partir de 2011, para encontrar um método comum de degeneração do axônio, para que os tratamentos médicos possam evitá-lo em vários casos.