A célula nervosa típica, também chamada neurônio, possui partes estruturais e funcionais distintas. Seu corpo principal, chamado soma, gera um pulso elétrico. Esse sinal viaja através de uma extensão longa e fina chamada axônio. Assim como um fio elétrico doméstico deve ser coberto por uma manga externa de isolamento, a membrana do axônio funciona como uma bainha de proteção para a transmissão bioelétrica. Uma membrana saudável quimicamente precisa é necessária para um cérebro humano e sistema nervoso em pleno funcionamento.
Uma única rosca microscópica do axônio no corpo humano pode ser curta, mas também pode ser de 1,5 metro ou mais. Na outra extremidade terminal de um axônio, o sinal elétrico é descarregado. Pode liberar energia para excitar outro neurônio, contrair um músculo ou para qualquer número de outras funções corporais, incluindo o raciocínio inteligente. No caso de passar o sinal para outro neurônio, o corpo celular receptor possui saliências pequenas e curtas, chamadas dendritos. Do axônio aos dendritos, o sinal atravessa um pequeno espaço entre eles chamado sinapse.
As células nervosas têm apenas um axônio e seu sinal elétrico flui em apenas uma direção. O axônio pode, no entanto, se dividir e se ramificar repetidamente em várias extremidades terminais. Isso é particularmente importante no cérebro, onde um único impulso elétrico pode estimular vários outros neurônios. A cascata resultante das extremidades dos terminais ramificados pode estar na casa dos milhares. Além disso, as conexões são sinapses “passantes” nas quais os dendritos de outros nervos se prendem à própria haste do axônio, e não às suas extremidades terminais.
A estrutura e as propriedades químicas da membrana do axônio é o que permite que ela contenha uma carga elétrica, force seu fluxo em uma direção e transfira o sinal para outras células do corpo. Na maioria das vezes, para a maioria dos tipos de células nervosas, o axônio é isolado dentro de uma bainha protetora chamada mielina. Essa camada da membrana do axônio é comprimida em intervalos regulares chamados “nós de Ranvier”. Essas lacunas sem mielina amplificam efetivamente o sinal elétrico recebido, forçando sua rápida transmissão unidirecional. O sinal não é uma única onda ininterrupta; ele pulsa dentro do axônio de nó para nó.
Sabe-se que a integridade e a saúde da membrana axonal são uma das chaves para debilitar doenças neurológicas, como a esclerose múltipla (EM). A EM é causada pela desmielinização dos axônios neurais. Outros distúrbios incluem trauma temporário na bainha de mielina, chamado neurapraxia, que bloqueia a capacidade do nervo de conduzir eletricidade e normalmente resulta em perda da sensação sensorial ou no controle muscular da área afetada.
A membrana do axônio é necessariamente projetada para conter uma carga elétrica, para impedir sua fuga. No entanto, é isso que parece acontecer nas extremidades terminais de um axônio. Os cientistas que estudam a estrutura molecular da membrana e a composição química das sinapses agora entendem que a transferência de sinal é realmente química. A energia elétrica alimenta mudanças nas substâncias químicas, particularmente sódio e potássio, permitindo que elas atravessem as membranas através de proteínas ocas especializadas chamadas canais iônicos.