Neurofilament je element citoskeleta koji je specifičan za neurone. Neurofilamenti su slični elementima citoskeleta u drugim stanicama, ali se sastoje od drugačijeg skupa proteina. Posebno su brojni u aksonima, tj. dugim produžecima neurona koji općenito prenose živčane impulse od tijela stanice prema drugim stanicama. Nekoliko neuroloških poremećaja izravno je povezano s prekomjernom proizvodnjom neurofilamenata.
Stanica održava svoj oblik i provodi transport određenih staničnih komponenti kroz citoplazmu pomoću svog citoskeleta. Citoskeletni elementi drže organele na mjestu i čak omogućuju kretanje u nekim stanicama jer su strukturna komponenta cilija i bičaka. Citoskelet je izgrađen od mikrotubula od oko 23 nm, mikrofilamenata od približno 6 nm i međufilamenata od oko 10 nm. Srednji filamenti u koži i kosi obično su uglavnom izrađeni od keratina, dok su oni koji su dio strukture nuklearne membrane u svakoj stanici napravljeni od lamina.
Neurofilament je srednji filament koji se sastoji od najmanje dvije od tri različite vrste specijaliziranih proteinskih podjedinica. Ove tri vrste nazivaju se Neurofilament lagani (NF-L), Neurofilament srednji (NF-M) i Neurofilament teški (NF-H); svaki neurofilament se sastoji od NF-L i NF-M ili NF-H. Drugi proteini u određenim neurofilamentima, kao što je Nestin, nalaze se u neuronima u razvoju, a vimentin se nalazi u nekim neuronima mrežnice, kao i neuronima u razvoju.
I dendriti i aksoni uvelike ovise o srednjim filamentima koji tvore svoj okvir. Površina produžetka bočnog kraka s jednog kraja – C kraja – svakog neurofilamenta je polarizirana tako da se neurofilamenti unutar istog dendrita ili aksona međusobno odbijaju. To stvara prostor između njih koji djeluje kao prolaz za provođenje živčanog signala i daje aksonu dodatnu snagu. Broj neurofilamenata tada određuje širinu signalnog puta, a time i brzinu prijenosa signala.
Alzheimerova bolest, Lou Gehrigova bolest i gigantska aksonalna neuropatija su svi poremećaji koji uključuju preveliku količinu neurofilamenata. Aksoni u neuronu s prekomjernim neurofilamentima su pretrpani i ne mogu učinkovito prenositi živčane signale. Drugi neurološki poremećaj povezan s disfunkcijom neurofilamenta je Charcot-Marie-Toothova bolest koja uzrokuje propadanje aksona i odumiranje živčanih stanica u nekom mišićnom tkivu. Proučavajući ovu bolest, znanstvenici su nedavno otkrili mutaciju u genu koji kodira protein NF-L koji također može biti uključen u druge neuropatije.