Regeneracja aksonów to proces naprawy komórek przenoszących sygnał zwanych neuronami w układzie nerwowym, w szczególności ich trzonów transmisyjnych zwanych aksonami. Akson przenosi sygnał przez całą długość neuronu do celu, którym mogą być mięśnie lub inne neurony. W kulturze popularnej panuje powszechne błędne przekonanie, że neuronów nie można naprawić ani zregenerować, ale ludzkie ciało bardzo często naprawia aksony, a co za tym idzie, również neurony. Stopień funkcji, który powraca po tej naprawie, zależy od wielu czynników, w tym lokalizacji uszkodzonego neuronu w układzie nerwowym.
Proces regeneracji aksonów jest długi, ale odbywa się w sposób, który stara się zachować jak najwięcej funkcji podczas etapów naprawy. Kiedy akson pęka, ciało komórki nerwowej zaczyna wytwarzać wiele białek, które pomagają w odrastaniu. Jednocześnie pobliskie neurony rozszerzają dodatkowe tymczasowe fragmenty aksonów do zamierzonego celu uszkodzonego aksonu, dzięki czemu mogą przejąć przynajmniej część funkcji uszkodzonego neuronu podczas jego naprawy. Zepsuty akson połączony z celem jest następnie niszczony przez enzymy, a pozostały akson połączony z resztą neuronu odrasta do celu. Gdy naprawiony akson zostanie połączony z celem, tymczasowe fragmenty aksonów wystające z sąsiednich neuronów umierają.
Niektóre typy neuronów mogą lepiej regenerować aksony niż inne. Uszkodzenia nerwów w obwodowym układzie nerwowym, które obejmują wszystkie nerwy poza mózgiem i rdzeniem kręgowym, często można w pełni naprawić poprzez regenerację. Na przykład, jeśli ktoś dozna uszkodzenia nerwu w dłoni lub stopie w wyniku urazu, to uszkodzenie często samoczynnie się z czasem zregeneruje. W przeciwieństwie do tego, uszkodzenie nerwów w mózgu lub rdzeniu kręgowym może spowodować znaczne uszkodzenia, które mogą nie zostać w pełni naprawione. W tych obszarach regeneracja może całkowicie zawieść, dlatego paraliż jest często trwały.
Regeneracja aksonów może zawieść w mózgu i rdzeniu kręgowym z trzech powodów. Neurony w mózgu i rdzeniu kręgowym zamieszkują znacznie inne środowisko niż te w obwodowym układzie nerwowym, a środowisko to może hamować regenerację aksonów. Neurony w tym regionie mają również odpowiedź regeneracyjną, która jest naturalnie słabsza niż w innych obszarach ciała. Blizna, która tworzy się na aksonach, zwana blizną glejową, jest znacznie bardziej podatna na tworzenie się w mózgu i rdzeniu kręgowym, a blizna ta zapobiega ponownemu rozrostowi aksonów. Próby zrozumienia tych ograniczeń regeneracji aksonów są w toku, a przyszłe postępy prawdopodobnie poprawią życie wielu osób z uszkodzonymi nerwami.