O crescimento do ax?nio e os fatores que o afetam desempenham um papel importante na determina??o dos circuitos do c?rebro. Gradientes e concentra??es moleculares, bem como padr?es de disparo, ajudam a determinar a dire??o do crescimento axonal e onde esse ax?nio forma suas sinapses. Um esfor?o significativo em andamento na comunidade cient?fica visa catalogar e criar uma vis?o abrangente de todos os fatores que determinam o crescimento do ax?nio. O processo de crescimento do ax?nio e a forma??o de sinapse associada controlam quais c?lulas do c?rebro se comunicam diretamente umas com as outras e como as informa??es s?o processadas.
Sem?foras e plexinas s?o classes de mol?culas expressas no c?rebro. Eles podem ser expressos como ligantes nas superf?cies celulares ou como mol?culas liberadas flutuando livremente, formando gradientes de densidade molecular no c?rebro. Em certas concentra??es, eles t?m a capacidade de atrair ax?nios de tipos celulares espec?ficos para crescer em dire??o a eles e, em outras concentra??es, t?m a capacidade de agir como repelentes. Isso lhes permite funcionar como guias durante as fases de crescimento do ax?nio, mas para evitar simplesmente puxar todos os ax?nios locais para crescer em dire??o ? c?lula, liberando as mol?culas de orienta??o molecular.
Ainda existem outras associa??es de crescimento de ax?nios expressas no ditado: “c?lulas que disparam juntas se conectam”. Ou seja, c?lulas de certos tipos de classe ou c?lulas que processam uma certa classe de informa??o ter?o uma probabilidade determinada de formar sinapses com outras c?lulas em motivos de circuitos neurais. Esse fen?meno cria padr?es repetidos de circuitos no c?rebro, que os cientistas podem usar para ajudar a entender como o c?rebro processa as informa??es.
Muito cedo no desenvolvimento celular, um neur?nio tem muitos neurites indiferenciados. Esses processos som?ticos celulares permanecem indeterminados at? que certas circunst?ncias ocorram, como contato com outras c?lulas pr?ximas ou exposi??o a certas mol?culas ou fatores de crescimento que causam diferencia??o, onde um neurito se torna um ax?nio e os neurites restantes no soma celular se desenvolvem como dendritos. Quando isso acontece, o neurito que se torna o ax?nio come?a a se alongar e a desenvolver caracter?sticas semelhantes ao ax?nio. Essas caracter?sticas incluir?o a falta de espinhas dendr?ticas, uma apar?ncia mais fina do que as outras neurites e arboriza??es terminais comuns.
Durante o desenvolvimento do c?rebro, os ax?nios tamb?m tendem a crescer em dire??es que s?o posteriormente removidas ? medida que o organismo amadurece. Isso ? considerado um retrocesso evolutivo, pois esses insumos podem ter sido usados ??uma vez, mas n?o s?o mais, da mesma maneira que um feto humano desenvolve uma cauda, ??mas essa caracter?stica logo desaparece. Embora possa parecer redundante que o crescimento do ax?nio se desenvolva apenas para ser constantemente removido, ? preciso considerar os muitos fatores que determinaram a forma como os circuitos neurais se formaram. Um pouco de aparente redund?ncia no desenvolvimento pode ter seus pr?prios usos que est?o atualmente al?m da compreens?o cient?fica.