Το τυπικό νευρικό κύτταρο, που ονομάζεται επίσης νευρώνας, έχει ξεχωριστά δομικά και λειτουργικά μέρη. Το κύριο σώμα του, που ονομάζεται σόμα, παράγει έναν ηλεκτρικό παλμό. Αυτό το σήμα ταξιδεύει μέσα από μια μακρά, λεπτή επέκταση που ονομάζεται άξονας. Ακριβώς όπως ένα οικιακό ηλεκτρικό καλώδιο πρέπει να καλύπτεται από ένα εξωτερικό περίβλημα μόνωσης, η μεμβράνη αξόνων λειτουργεί ως προστατευτικό περίβλημα για τη βιοηλεκτρική μετάδοση. Μια χημικά ακριβής, υγιής μεμβράνη είναι απαραίτητη για έναν πλήρως λειτουργικό ανθρώπινο εγκέφαλο και νευρικό σύστημα.
Ένα μόνο, μικροσκοπικό νήμα αξόνων στο ανθρώπινο σώμα μπορεί να είναι κοντό, αλλά μπορεί επίσης να έχει μήκος 4.9 πόδια (1.5 μέτρα) ή περισσότερο. Στο άλλο τερματικό άκρο ενός άξονα, το ηλεκτρικό σήμα εκφορτίζεται. Μπορεί να απελευθερώσει την ενέργεια για να διεγείρει έναν άλλο νευρώνα, να συσπάσει έναν μυ ή για οποιονδήποτε αριθμό άλλων λειτουργιών του σώματος, συμπεριλαμβανομένου του ευφυούς συλλογισμού. Στην περίπτωση μετάδοσης του σήματος σε άλλο νευρώνα, το κύτταρο του δέκτη έχει μικρές και κοντές προεξοχές που ονομάζονται δενδρίτες. Από τον άξονα στους δενδρίτες, το σήμα διασχίζει ένα μικροσκοπικό κενό μεταξύ τους που ονομάζεται σύναψη.
Τα νευρικά κύτταρα έχουν μόνο έναν άξονα και το ηλεκτρικό του σήμα ρέει μόνο προς μία κατεύθυνση. Ωστόσο, ο άξονας μπορεί να χωριστεί και να διακλαδιστεί επανειλημμένα σε πολλά τερματικά άκρα. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό στον εγκέφαλο, όπου μια ηλεκτρική ώθηση μπορεί να διεγείρει πολλούς άλλους νευρώνες. Ο προκύπτων καταρράκτης διακλαδιστικών τερματικών άκρων μπορεί να είναι χιλιάδες. Περαιτέρω σύνθεση των συνδέσεων είναι οι «ενδιάμεσες» συνάψεις στις οποίες οι δενδρίτες άλλων νεύρων προσκολλώνται στην ίδια τη ράβδο αξόνων και όχι τα τερματικά τους άκρα.
Η δομή και οι χημικές ιδιότητες της μεμβράνης αξόνων είναι αυτές που της επιτρέπουν να περιέχει ένα ηλεκτρικό φορτίο, να αναγκάσει τη ροή της προς μία κατεύθυνση και να μεταφέρει το σήμα σε άλλα κύτταρα του σώματος. Ως επί το πλείστον, για τους περισσότερους τύπους νευρικών κυττάρων, ο άξονας είναι μονωμένος μέσα σε ένα προστατευτικό περίβλημα που ονομάζεται μυελίνη. Αυτό το στρώμα της μεμβράνης των αξόνων τσιμπάται σε τακτά χρονικά διαστήματα που ονομάζονται «κόμβοι του Ranvier». Αυτά τα κενά χωρίς μυελίνη ενισχύουν αποτελεσματικά το εισερχόμενο ηλεκτρικό σήμα, αναγκάζοντας την ταχεία μονόδρομη μετάδοσή του. Το σήμα δεν είναι ένα μόνο αδιάκοπο κύμα. πάλλεται μέσα στον άξονα από κόμβο σε κόμβο.
Η ακεραιότητα και η υγεία της μεμβράνης του νευράξονα είναι γνωστό ότι είναι ένα από τα κλειδιά για εξουθενωτικές νευρολογικές παθήσεις, όπως η σκλήρυνση κατά πλάκας (ΣΚΠ). Το MS προκαλείται από την απο-μυελίνωση των νευρικών νευραξόνων. Άλλες διαταραχές περιλαμβάνουν προσωρινό τραύμα στη θήκη μυελίνης που ονομάζεται νευραπραξία, η οποία εμποδίζει την ικανότητα ενός νεύρου να μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια και συνήθως έχει ως αποτέλεσμα είτε απώλεια αισθητηριακών αισθήσεων είτε μυϊκό έλεγχο της πληγείσας περιοχής.
Η μεμβράνη των αξόνων έχει σχεδιαστεί απαραίτητα για να περιέχει ένα ηλεκτρικό φορτίο, για να αποτρέψει τη διαφυγή της. Ωστόσο, αυτό φαίνεται να συμβαίνει στα άκρα ενός άξονα. Οι επιστήμονες που μελετούν τη μοριακή δομή της μεμβράνης και τη χημική σύνθεση των συνάψεων καταλαβαίνουν τώρα ότι η μεταφορά σήματος είναι στην πραγματικότητα χημική. Η ηλεκτρική ενέργεια τροφοδοτεί αλλαγές στις χημικές ουσίες, ιδιαίτερα το νάτριο και το κάλιο, επιτρέποντάς τους να διασχίσουν τις μεμβράνες μέσω εξειδικευμένων κοίλων πρωτεϊνών που ονομάζονται κανάλια ιόντων.