轴突上的神经传导是最经典的研究对象。最近的研究表明，除了已知轴突在神经回路上传送信息以外，它可能还具有更复杂的操作能力，它的活动对神经冲动到达的时间因素和突触效力都会有影响［4,5,6］。
最早的细胞内动作电位记录是从乌贼巨轴突上得到的。乌贼巨轴突动作电位的产生，仅依赖于两个离子通道。经过多年的研究我们已经知道，哺乳动物脑内神经元有十多种电压门控离子通道，而且每种离子通道还有大量的不同亚单位。因此，哺乳动物脑内神经元动作电位的形态非常丰富多彩，与乌贼巨轴突的动作电位不可同日而语［4,5,7］。
一般认为，不论在中枢神经系统还是在周围神经系统，轴突都是一条可靠的传输线路，动作电位一旦发生就可以在轴突上稳定地传输。在许多遗传性或者获得性的神经疾病中，轴突病态处于核心地位，这既见于外周神经元，也见于中枢神经元。近来的发现提示，轴突的功能分区比原来传统上想象的更为丰富。除传统的轴突传导以外，内源性电压门控离子电流以及轴突的几何学特征，决定了可以有复杂的调控，不仅在脑回路中调节信号的加工，也可以调节神经元放电的时机（timing）。近来的证据表明，上述轴突计算可以在短时间的神经元动态信息交流中起作用。最后，在长的时间尺度上，在发育过程中，在成年动物中，神经元活动既调节轴突的形态学，也调节轴突的功能［4］。
“轴突”一词来自希腊语“轴心”（
），其定义是神经元的长突起。它保证信息从细胞体向末梢传导。德国解剖学家O. T. Deiters在19世纪发现了轴突，他是第一个把轴突跟树突区分开来的人。但是，有关轴突始段（axon initial segment，AIS）的描述和鉴定是由瑞士的R. A. von Kölliker和德国的R. Remak完成的，R. Virchow则发现了轴突髓鞘。此外，郎飞（L.-A. Ranvier）第一次描写了轴突的结，即轴突上凹陷进去的部位，现在称为郎飞结（node of Ranvier）。轴突功能作为神经元输出结构的看法，最早由西班牙解剖学家卡哈尔（S. Ramón y Cajal，1852—1934）提出［4］。
在周围神经系统和中枢神经系统中，都有两类不同的轴突——无髓鞘的和有髓鞘的，其中有髓鞘的轴突被一层髓鞘所覆盖。在周围神经系统，髓鞘来自雪旺细胞（Schwann cell，Sc）；在中枢神经系统，髓鞘来自少突胶质细胞。有髓轴突可以看成由三部分组成：①始段，从胞体来的输入可以在始段总和而发动动作电位；②长度不同的有髓轴突主体，这是有效传输一串动作电位信息的可靠一段；③最后一段是轴突的终末前段，在这一段，突触前末梢有所扩展。始段不仅是动作电位的发动区，也是可以发生完整动作电位的最可靠的神经元区隔。在这里，动作电位可以按很高的频率发生，而且电位幅度并不减小。这里的动作电位与胞体的动作电位不同，始段的爆发性锋电位不显示任何幅度的减小。轴突主体参与安全有效的动作电位传播，这里也能够整合来自胞体-树突区的膜电位波动的影响，以调整神经递质的释放。最后从原则上说，轴突终末参与递质的释放，它具有高准确性。轴突终末同时也是活动依赖的调节部位，例如可以导致锋电位变宽［4］。
一般的中枢神经系统轴突高度分叉，一根轴突可以接触几百个局部的或远隔部位的靶神经元。轴突传导动作电位，后者从靠近细胞体的部位发生，一直传导到末梢。然而轴突的功能不仅限于此，近来的研究进一步提供了事实，说明单个轴突的功能及其计算能力。实验提示，轴突有几种不同的复杂运转方式。①它可以整合阈下突触电位，因此它既传送模拟信息，也传送数字信息；②在某些情况下，在轴突分叉点可以发生传导丢失以及相反方向的传导；③由于轴突的几何形状以及电压门控通道的生物物理特点，不同的轴突分叉处可以决定输出传播的时间；④通过缝隙连接，轴突将中枢神经元连接起来，可以发生超快的网络同步化。此外，在重复刺激时，局部轴突动作电位的成型（shaping）可能决定了以后的突触效力。以上所介绍的这些内容，大部分是从脑组织离体标本的研究中得来的，还缺少哺乳动物脑活体标本里有关这些过程的证据。本章所讨论的轴突特点主要有：轴突可以按不同方式调节电信号的传输，特别是我们将讨论的话题——轴突如何决定突触传递的效力与时间；还有近来关于长时间活动依赖的轴突功能可塑性的证据，这可能涉及轴突的树枝状结构、髓鞘化等形态上的重新调整，轴突离子通道表达的调节，以及轴突始段位置的细调节。本章不打算仔细讨论轴突的细胞生物学和分子生物学，例如关于树突和轴突极性是如何发生的，轴突和胶质细胞是如何互动的，髓鞘是如何产生的，轴浆运输及轴浆蛋白质合成是如何进行的，等等［4］。
轴突有分叉处，沿轴突可以产生分支。轴突的第二个形态特征是它含有大量曲张体（varicosity），平常以串珠样路过形式分布。曲张体排列的间隔在无髓纤维中一般为4～6 μm。单根轴突可含有几千个终扣，细无髓轴突终扣的大小约为1 μm，粗的海马苔状纤维（mossy fiber）末梢的终扣可达3～5 μm，它们的密度因轴突的不同而异（图2-2）［4］。
图2-2 轴突功能小结（彩图见图版此处）
一个简化、标准化的锥体神经元，它可以分为不同的区隔，演示轴突的4种主要功能：①锋电位的发动；②锋电位的传播；③兴奋-释放的耦合；④整合。锋电位在轴突始段发生，兴奋经过轴突主体向末梢传播，神经递质在末梢释放。在胞体-树突区隔所发生的电信号被整合到轴突，影响锋电位的发生时机以及神经递质的释放（绿色箭头）。（图引自［4］）
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