เซลล์ประสาท
ภาพรวม

นิวรอนเป็นเซลล์โดยเฉพาะที่พบในสัตว์กลุ่ม eumetozoa ทุกอย่าง
และมีสัตว์เพียงบางอย่างเช่น ฟองน้ำ และสัตว์ไม่ซับซ้อนบางประเภท ที่ไร้นิวรอน
ลักษณะที่เป็นตัวกำหนดนิวรอนก็คือสามารถเร้าได้ด้วยกระแสไฟฟ้า
และการมีจุดประสานประสาท (synapse) ซึ่งเป็นจุดต่อซับซ้อนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ส่งสัญญาณไปยังเซลล์อื่น ๆ
นิวรอนกับเซลล์เกลียที่เป็นตัวสนับสนุนโดยโครงสร้างและเมแทบอลิซึม รวมกันเป็นระบบประสาท
ในสัตว์มีกระดูกสันหลัง นิวรอนส่วนมากจะอยู่ในระบบประสาทกลาง (CNS) แต่ก็มีบางส่วนอยู่ที่ปมประสาท (ganglia) ในระบบประสาทนอกส่วนกลาง (PNS) และมีเซลล์ประสาทรับความรู้สึกจำนวนมากในอวัยวะรับความรู้สึกเช่นจอตาและหูชั้นในรูปหอยโข่ง (cochlea)
นิวรอนปกติจะแบ่งเป็น 3 ส่วน คือ ตัวเซลล์ (soma หรือ cell body) ใยประสาทนำเข้า/เดนไดรต์ (dendrite) และแกนประสาทนำออก/แอกซอน (axon)
ตัวเซลล์ปกติจะมีลักษณะกระชับ
แต่เดนไดรต์และแอกซอนจะยื่นออกไปจากตัวเซลล์
เดนไดรต์ปกติจะมีสาขามากมาย โดยแต่ละสาขาจะบางลง ๆ และจะยื่นออกไปไกลที่สุด 2-3 ร้อยไมโครเมตรจากตัวเซลล์
ส่วนแอกซอนจะยื่นออกจากตัวเซลล์ที่ axon hillock และสามารถไปได้ไกล โดยมีสาขาเป็นร้อย ๆ
แต่ว่าไม่เหมือนกับเดนไดรต์ แอกซอนจะดำรงขนาดไปจนสุด
ตัวเซลล์อาจจะมีเดนไดรต์มากมายแต่จะมีแอกซอนเพียงแค่อันเดียว
ตัวเซลล์และเดนไดรต์เป็นตัวรับสัญญาณไซแนปส์จากเซลล์ประสาทอื่น ๆ
ส่วนสัญญาณจะส่งผ่านแอกซอน
ดังนั้น จุดประสานประสาทโดยทั่วไปก็คือการเชื่อมต่อกันระหว่างแอกซอนของเซลล์หนึ่งไปยังเดนไดรต์หรือตัวเซลล์ของนิวรอนอีกตัวหนึ่ง
สัญญาณที่ส่งอาจจะเป็นแบบเร้า (excitatory) หรือแบบห้าม (inhibitory)
ถ้าการเร้าสุทธิที่นิวรอนได้รับในระยะเวลาสั้น ๆ มีระดับเพียงพอ นิวรอนก็จะสร้างพัลส์ที่เรียกว่าศักยะงาน (action potential) เริ่มที่ตัวเซลล์แล้วส่งไปอย่างรวดเร็วทางแอกซอน เมื่อถึงที่สุด ปลายนิวรอน (axon terminal) ก็จะส่งสัญญาณต่อที่จุดประสานประสาทไปยังนิวรอนอื่น ๆ ที่เชื่อมต่อ
นิวรอนจำนวนมากมีลักษณะดังที่ว่า แต่ว่าก็มีข้อยกเว้นทุกอย่าง
คือ มีทั้งนิวรอนที่ไม่มีตัวเซลล์ ไม่มีเดนไดรต์ และไม่มีแอกซอน
นอกจากจุดประสานประสาทที่ส่งสัญญาณไปยังเดนไดรต์ (axodendritic) หรือตัวเซลล์ (axosomatic) แล้ว ยังมีจุดประสานที่ส่งสัญญาณจาก แอกซอนไปยังแอกซอน (axoaxonic, axon-to-axon) หรือจากเดนไดรต์ไปยังเดนไดรต์ (dendrodendritic, dendrite-to-dendrite)
หน้าที่หลักของนิวรอนก็คือการส่งสัญญาณข้ามจุดประสานประสาท ซึ่งโดยส่วนหนึ่งเป็นทางไฟฟ้าและส่วนหนึ่งเป็นทางเคมี
คุณลักษณะทางไฟฟ้าจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท
เหมือนกับเซลล์อื่น ๆ ในสัตว์ ตัวเซลล์ของนิวรอนจะหุ้มด้วยเยื่อหุ้มเซลล์ ซึ่งเป็นโมเลกุลลิพิด 2 ชั้นที่มีโครงสร้างโปรตีนต่าง ๆ ฝังอยู่
เยื่อลิพิด 2 ชั้นเช่นนี้เป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดี แต่ในนิวรอน โครงสร้างโปรตีนที่ฝังอยู่ในเยื่อจะมีฤทธิ์ทางไฟฟ้า
รวมทั้งช่องไอออนที่เปิดให้ไอออนขั้วบวกหรือลบข้ามผ่านเยื่อ 
และปั๊มไออนที่ปั๊มไอออนจากด้านหนึ่งของเยื่อไปยังอีกด้านหนึ่ง
ช่องไอออนโดยมากเปิดให้ไอออนโดยเฉพาะ ๆ ข้าม
บางอย่างเปิดปิดโดยศักย์ไฟฟ้า (voltage gated) ซึ่งหมายความว่าจะอยู่ในสภาพเปิดปิดขึ้นอยู่กับความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าข้ามเยื่อ
บางอย่างเปิดปิดทางเคมี (chemically gated) ซึ่งหมายความว่าจะอยู่ในสภาพเปิดปิดโดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ทางเคมีกับของเหลวที่อยู่ระหว่างเซลล์
ปฏิสัมพันธ์ของช่องไอออนและปั๊มไอออนทำให้เกิดความต่างศักย์ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ โดยปกติอยู่ที่ประมาณน้อยกว่า 1/10 โวลต์เล็กน้อย
ศักย์ไฟฟ้าที่ว่ามีหน้าที่สองอย่าง อย่างแรกคือเป็นแหล่งพลังงานสำหรับโครงสร้างโปรตีนที่เปิดปิดโดยศักย์ไฟฟ้าที่ฝังอยู่ในเยื่อ
อย่างที่สองคือเป็นมูลฐานการส่งสัญญาณไฟฟ้าระหว่างส่วนต่าง ๆ ของเยื่อหุ้มเซลล์
นิวรอนส่งสัญญาณผ่านจุดประสานประสาททางเคมี (chemical synapse) และจุดประสานประสาททางไฟฟ้า (electrical synapse) ในกระบวนการที่เรียกว่าการสื่อประสาท (neurotransmission) หรือการสื่อผ่านไซแนปส์ (synaptic transmission)
กระบวนการหลักที่จุดชนวนให้เซลล์ปล่อยสารสื่อประสาท (neurotransmitter) ก็คือศักยะงาน (action potential) ซึ่งเป็นสัญญาณไฟฟ้าวิ่งผ่าน และสร้างโดยอาศัยความต่างศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์/เยื่อหุ้มเซลล์ที่เร้าได้ด้วยไฟฟ้า
โดยเกิดในลักษณะเป็นคลื่นของการลดขั้ว (depolarization)