Tipična živčna celica, imenovana tudi nevron, ima različne strukturne in funkcionalne dele. Njegovo glavno telo, imenovano soma, ustvarja električni impulz. Ta signal potuje skozi dolg, tanek podaljšek, imenovan njegov akson. Tako kot mora biti gospodinjska električna žica pokrita z zunanjim tulcem izolacije, aksonska membrana deluje kot zaščitna ovojnica za bioelektrični prenos. Kemično natančna, zdrava membrana je potrebna za polno delovanje človeških možganov in živčnega sistema.
Ena, mikroskopska aksonska nit v človeškem telesu je lahko kratka, lahko pa tudi dolga 4.9 metra ali več. Na drugem terminalnem koncu aksona se električni signal izprazni. Lahko sprosti energijo za vzbujanje drugega nevrona, za krčenje mišice ali za številne druge telesne funkcije, vključno z inteligentnim sklepanjem. V primeru prenosa signala na drug nevron ima telo prejemne celice majhne in kratke izbokline, imenovane dendriti. Od aksona do dendritov signal prečka majhno vrzel med njimi, imenovano sinapsa.
Živčne celice imajo samo en akson, njegov električni signal pa teče samo v eno smer. Akson pa se lahko večkrat razcepi in veje na številne končne konce. To je še posebej pomembno v možganih, kjer lahko en sam električni impulz stimulira več drugih nevronov. Nastala kaskada razvejanih koncev terminalov je lahko na tisoče. Nadaljnje združevanje povezav so “en passant” sinapse, v katerih se dendriti drugih živcev zaskočijo na samo aksonsko palico, ne na njihovih končnih koncih.
Struktura in kemične lastnosti membrane aksona so tisto, kar ji omogoča, da vsebuje električni naboj, sili svoj tok v eno smer in prenaša signal na druge celice telesa. Večinoma je pri večini vrst živčnih celic akson izoliran v zaščitni ovojnici, imenovani mielin. Ta plast aksonske membrane je v rednih intervalih stisnjena, imenovana “Ranvierjeva vozlišča”. Te vrzeli brez mielina učinkovito ojačajo dohodni električni signal in povzročijo njegov hiter enosmerni prenos. Signal ni en sam neprekinjen val; utripa znotraj aksona od vozlišča do vozlišča.
Znano je, da sta celovitost in zdravje membrane aksona eden od ključev za izčrpavajoče nevrološke bolezni, kot je multipla skleroza (MS). MS je posledica demielinizacije nevronskih aksonov. Druge motnje vključujejo začasno poškodbo mielinske ovojnice, imenovano nevropraksija, ki blokira sposobnost živca, da prevaja elektriko, in običajno povzroči bodisi izgubo čutnega občutka ali nadzor mišic nad prizadetim območjem.
Aksonska membrana je nujno zasnovana tako, da vsebuje električni naboj, da prepreči njegov pobeg. Vendar se zdi, da se to zgodi na končnih koncih aksona. Znanstveniki, ki preučujejo molekularno strukturo membrane in kemično sestavo sinaps, zdaj razumejo, da je prenos signala pravzaprav kemični. Električna energija poganja spremembe v kemikalijah, zlasti natriju in kaliju, kar jim omogoča, da prečkajo membrane skozi specializirane votle beljakovine, imenovane ionski kanali.