Bien que les relations entre les neurones – les cellules qui composent le système nerveux – soient extrêmement complexes, toutes ces cellules partagent une structure de base commune : elles sont constituées d’un corps cellulaire contenant un noyau et des processus – un axone et une ou plusieurs dendrites. Les neurones varient considérablement dans la forme du corps cellulaire ainsi que dans la longueur, le nombre et le degré de ramification des axones et des dendrites.
Les neurones sont divisés en neurones sensibles (sensoriels), moteurs et intercalaires. Dans les neurones sensoriels, les dendrites sont connectées aux récepteurs et les axones sont connectés à d’autres neurones ; dans les motoneurones, les dendrites sont connectées à d'autres neurones et les axones sont connectés à un effecteur ; Dans les interneurones, les dendrites et les axones se connectent à d’autres neurones.
Le chemin le plus simple par lequel une impulsion nerveuse peut se déplacer se compose de trois neurones : un sensoriel, un intercalaire et un moteur. Les troncs nerveux, ou nerfs, sont constitués d'un grand nombre d'axones et de dendrites réunis dans une gaine de tissu conjonctif commune.
Les corps cellulaires des neurones et leurs processus ne sont pas dispersés au hasard, mais forment des amas appelés ganglions s'ils sont situés à l'extérieur du cerveau et de la moelle épinière, et centres nerveux s'ils sont situés dans le cerveau ou la moelle épinière.
L'axone ou dendrite est recouvert, en plus de la membrane cellulaire, par une ou deux autres gaines : le neurilemme externe et la gaine interne de myéline. Le neurilemme est constitué de cellules. La gaine de myéline est constituée d’un matériau non cellulaire semblable à de la graisse qui donne une apparence blanche aux nerfs qu’elle recouvre.
La gaine de myéline semble augmenter la vitesse de l'influx nerveux. Chez l'homme, un influx nerveux se déplace le long de la fibre de myéline à une vitesse d'environ 100 m/sec et le long des nerfs dotés d'une fine gaine de myéline à une vitesse de 7 à 15 m/sec.
Le neurilemme semble jouer un certain rôle dans la régénération des fibres nerveuses sectionnées. En cas de rupture des fibres, si les extrémités du tronc nerveux sont connectées, les fibres nerveuses peuvent se développer dans les tubes neurilemaux des fibres dégénérées et restaurer les fonctions perdues.