Tipična živčana stanica, također nazvana neuron, ima različite strukturne i funkcionalne dijelove. Njegovo glavno tijelo, nazvano soma, stvara električni impuls. Taj signal putuje kroz dugačak, tanak nastavak koji se zove njegov akson. Baš kao što električna žica u kućanstvu mora biti prekrivena vanjskim rukavom izolacije, membrana aksona funkcionira kao zaštitni omotač za bio-električni prijenos. Kemijski precizna, zdrava membrana neophodna je za potpuno funkcioniranje ljudskog mozga i živčanog sustava.
Jedna, mikroskopska nit aksona u ljudskom tijelu može biti kratka, ali također može biti duga 4.9 metara ili više. Na drugom terminalnom kraju aksona, električni signal se prazni. Može osloboditi energiju za uzbuđenje drugog neurona, za kontrakciju mišića ili za bilo koji broj drugih tjelesnih funkcija, uključujući inteligentno razmišljanje. U slučaju prolaska signala do drugog neurona, tijelo stanice primatelja ima male i kratke izbočine koje se nazivaju dendriti. Od aksona do dendrita, signal prolazi kroz maleni jaz između njih koji se naziva sinapsa.
Živčane stanice imaju samo jedan akson, a njegov električni signal teče samo u jednom smjeru. Akson se, međutim, može podijeliti i granati u više navrata na brojne terminalne krajeve. To je osobito važno u mozgu, gdje jedan električni impuls može stimulirati više drugih neurona. Rezultirajuća kaskada krajeva terminala grananja može biti u tisućama. Daljnje spajanje veza su “en passant” sinapse u kojima se dendriti drugih živaca pričvršćuju na samu šipku aksona, a ne na njihove krajnje krajeve.
Struktura i kemijska svojstva membrane aksona su ono što joj omogućuje da sadrži električni naboj, da tjera svoj tok u jednom smjeru i prenosi signal na druge stanice tijela. Uglavnom, za većinu tipova živčanih stanica, akson je izoliran unutar zaštitne ovojnice zvane mijelin. Ovaj sloj membrane aksona je stegnut u pravilnim intervalima koji se nazivaju “Ranvierovi čvorovi”. Ove praznine bez mijelina učinkovito pojačavaju dolazni električni signal, tjerajući njegov brzi jednosmjerni prijenos. Signal nije jedan neprekinuti val; pulsira unutar aksona od čvora do čvora.
Poznato je da su integritet i zdravlje membrane aksona jedan od ključeva za iscrpljujuće neurološke bolesti, kao što je multipla skleroza (MS). MS je uzrokovan demijelinizacijom neuralnih aksona. Ostali poremećaji uključuju privremenu traumu mijelinske ovojnice zvanu neurapraksija koja blokira sposobnost živca da provodi električnu energiju i obično rezultira gubitkom osjeta ili kontrolom mišića zahvaćenog područja.
Membrana aksona je nužno dizajnirana da sadrži električni naboj, kako bi se spriječilo njegovo bijeg. Ipak, čini se da se to događa na krajnjim krajevima aksona. Znanstvenici koji proučavaju molekularnu strukturu membrane i kemijski sastav sinapsi sada shvaćaju da je prijenos signala zapravo kemijski. Električna energija potiče promjene u kemikalijama, osobito natriju i kaliju, dopuštajući im da prođu kroz membrane kroz specijalizirane šuplje proteine zvane ionski kanali.