Das Axon ist ein langer zylinderartiger Zellausläufer eines Neurons. Der Name rührt von dem griechischen Wort für Achse (ho axōn) und wird auch als Neuraxon bezeichnet. Das Axon ist die zentrale Bahn, auf der die Reizleitung von einem auf das nächste Neuron abläuft. Die elektrischen Impulse (Aktionspotenziale) werden dabei entlang der Axonmembran weitergeleitet. Würde das Axon ausschließlich im direkten Kontakt mit dem Interstitium (dem zellulären Zwischenraum) stehen, so würde die Signalweiterleitung verhältnismäßig lange dauern. Aus diesem Grund werden bei höheren Eukaryonten und allen Wirbeltieren die meisten Axone von Gliazellen (Oligodendrozyten im ZNS und Schwann-Zellen im PNS) umwickelt und so elektrisch isoliert (ähnlich wie die Isolierung eines Stromkabels).
Ein solch ummanteltes Axon bezeichnet man gängiger Weise als Nervenfaser. Nervenfasern, die von Sinneszellen ausgehen, werden als sensorische oder sensible Nervenfasern bezeichnet, wohingegen Fasern, die zu Skelettmuskeln projizieren (führen), klassischerweise motorische Nervenfasern genannt werden. Sind mehrere Fasern parallel in einer Bindegewebshülle eingebettet, spricht man von einem Nerv, der entweder rein sensorische oder rein motorische Fasern beinhaltet. Von einem gemischten Nerv ist dann die Rede, wenn motorische und sensorische Fasern parallel in einer Bindegewebshülle eingefasst sind.
Bei der elektrischen Isolierung umwickeln die entsprechenden Gliazellen einen Axonabschnitt mehrere hundertmal. Das Zytoplasma der Gliazellen wird dabei verdrängt, sodass die Isolierung aus mehreren Lagen spiralig angeordneter Zellmembranen besteht. Makroskopisch betrachtet erscheint die Isolierung weiß oder weißlich. Beobachten lässt sich dies an dem äußeren Bereich des Rückenmarks bzw. dem Mark des Gehirns, weshalb in diesem Zusammenhang die Axonisolierung als Mark- bzw. Myelinscheide (oder auch Internodium) bezeichnet wird (Abb.1A). Die helle Färbung dieser anatomischen Strukturen sind hier auf die fett- und proteinhaltigen Zellmembranen der Schwann-Zellen und Oligodendrozyten zurückzuführen, die im Fachjargon als Myelin (griech. myelòs = Mark) bezeichnet werden.
Die Markscheide beschleunigt also die Reizleitung. Wäre allerdings das Axon in seiner kompletten Länge mit Myelin umhüllt, so würde der elektrische Impuls über die Axonlänge hinweg an Intensität verlieren oder sogar gänzlich verloren gehen. Um dies zu verhindern, verfügt das Axon über Stellen, die nicht myelinisiert sind, wie die Bereiche zwischen den Schwann-Zellen im PNS. Diese „freien“ Bereiche bezeichnet man als Ranvier-Schnürringe. Sie erlauben einen direkten Kontakt zwischen Zellmembran und dem Interstitium und ermöglichen die Weiterleitung eines Aktionspotenzials. Der elektrische Impuls bleibt in seiner Intensität über die gesamte Axonlänge hinweg gleich hoch, sodass Informationen im Millisekundenbereich übertragen werden können. Es scheint daher, als würden die Signale von Schnürring zu Schnürring „springen“. Aus diesem Grund hat sich der Begriff der saltatorischen Erregungsleitung (saltatorisch = sprunghaft) in der physiologischen und medizinischen Fachliteratur etabliert (Abb. 1B).
Bei nicht-myelinisierten Axone ist die Reizleitung verhältnismäßig langsam, weil die Zellmembran über die gesamte Länge des Axons depolarisiert werden muss. Außerdem ist der Durchmesser des Axons ausschlaggebend und es gilt: je dünner das Axon, desto langsamer ist die Reizleitung (Abb. 2). Die Reizleitung über ein nicht-myelinisiertes Axon ist außerdem sehr energieintensiv, da jedes Mal Na+-K+-Pumpen gebraucht werden, die das Ruhepotenzial herstellen. Dies verbraucht jedoch sehr viel ATP.