Den typiska nervcellen, även kallad en neuron, har distinkta strukturella och funktionella delar. Dess huvudkropp, som kallas soma, genererar en elektrisk puls. Den signalen går genom en lång, tunn förlängning som kallas dess axon. Precis som en elektrisk ledning i hushållet måste täckas av en yttre hylsa av isolering, fungerar axonmembranet som ett skyddande hölje för den bioelektriska transmissionen. Ett kemiskt exakt, friskt membran är nödvändigt för en fullt fungerande mänsklig hjärna och nervsystem.
En enda mikroskopisk axontråd i människokroppen kan vara kort, men den kan också vara 4.9 fot lång (1.5 meter) eller mer. I den andra änden av ett axon urladdas den elektriska signalen. Det kan frigöra energin för att excitera en annan neuron, att dra ihop en muskel eller för ett antal andra kroppsfunktioner, inklusive intelligent resonemang. I fallet med att passera signalen till en annan neuron, har den mottagande cellkroppen små och korta utsprång som kallas dendriter. Från axon till dendriter passerar signalen ett litet gap mellan dem som kallas synaps.
Nervceller har bara en axon, och dess elektriska signal flyter bara i en riktning. Axonet kan dock delas och förgrena sig upprepade gånger till flera terminala ändar. Detta är särskilt viktigt i hjärnan, där en enda elektrisk impuls kan stimulera flera andra neuroner. Den resulterande kaskaden av förgrenade terminaländar kan vara i tusental. Ytterligare sammansättning av anslutningarna är ”en passant” synapser där dendriterna från andra nerver låser sig på själva axonstaven, inte deras terminala ändar.
Axonmembranets struktur och kemiska egenskaper är det som gör att det kan innehålla en elektrisk laddning, tvinga dess flöde i en riktning och att överföra signalen till andra celler i kroppen. För det mesta, för de flesta typer av nervceller, är axonet isolerat i ett skyddande hölje som kallas myelin. Detta lager av axonmembranet kläms med jämna mellanrum som kallas ”noder av Ranvier.” Dessa luckor utan myelin förstärker effektivt den inkommande elektriska signalen, vilket tvingar fram dess snabba envägsöverföring. Signalen är inte en enda oavbruten våg; den pulserar inom axonet från nod till nod.
Integriteten och hälsan hos axonmembranet är känt för att vara en av nycklarna till försvagande neurologiska sjukdomar, såsom multipel skleros (MS). MS orsakas av demyelinisering av neurala axoner. Andra störningar inkluderar tillfälligt trauma på myelinskidan som kallas neurapraxi som blockerar en nervs förmåga att leda elektricitet och vanligtvis resulterar i antingen förlust av sensorisk känsla eller muskelkontroll av det drabbade området.
Axonmembranet är nödvändigtvis utformat för att innehålla en elektrisk laddning, för att förhindra dess flykt. Ändå är detta vad som verkar hända vid de terminala ändarna av ett axon. Forskare som studerar membranets molekylära struktur och synapsernas kemiska sammansättning förstår nu att signalöverföringen faktiskt är kemisk. Den elektriska energin ger bränsle till förändringar i kemikalier, särskilt natrium och kalium, vilket gör att de kan passera membranen genom specialiserade ihåliga proteiner som kallas jonkanaler.