Die Zelle entspricht der kleinsten selbstständig lebensfähigen Bau- und Funktionseinheit des Körpers. Tierische Zellen weisen in ihren Grundstrukturen und Zellorganellen eine einheitliche Organisation auf (Abbildung 2). Die Organisation einer Zelle lässt sich mit dem Lichtmikroskop vor allem in Zytoplasma und Zellkern differenzieren. Im Zellkern (Nukleus) liegt unser Erbgut in Form der Chromosomen. Hier findet die DNA-Replikation sowie die Transkription von mRNA statt. Innerhalb des Zellkerns findet sich die Struktur des Nukleolus (Kernkörperchen) mit ca. 2-5 µm Durchmesser. Die Hauptbestandteile des Kernkörperchens sind ribosomale RNA (rRNA) und ribosomale Proteine. Zudem liegen hier auch RNA-Polymerasen, welche ihrerseits die rRNA transkribieren. Die rRNA und die rProteine bilden gemeinsam (Prä-)Ribosomen, sodass sich diese vermehrt im Nukleolus finden. Die Hauptaufgabe des Nukleolus ist somit die Bildung von Ribosomen, die für die Translation von mRNA benötigt wird. Das Zytoplasma setzt sich aus dem Zytosol (Zellflüssigkeit), dem Zytoskelett sowie den Zellorganellen zusammen. Die klassischen Zellorganellen einer Tierzelle sind freie Ribosome, Vesikel, das endoplasmatisches Retikulum, der Golgi-Apparat, Mitochondrien, Lysosome und Peroxisome. Meist können diese Organelle mit der Technik der Lichtmikroskopie nicht (ausreichend) differenziert werden. Begrenzt wird die Zelle durch die sogenannte Plasmamembran, eine Lipiddoppelschicht, die durch ihre selektiv permeable Eigenschaft für die Homöostase (Gleichgewichtszustand) des Zellinneren verantwortlich ist.
Bei einer Nervenzelle (Neuron) handelt es sich um einen spezifischen Zelltyp, der Veränderungen wahrnimmt, Informationen weiterleitet, diese verrechnet und somit körperliche Reaktionen auf die entsprechende Wahrnehmung auslöst (Abbildung 3).
Obwohl die einzelnen Nervenzellen sehr unterschiedlich in ihrer Feinstruktur an ihre jeweiligen Aufgaben angepasst sind, finden sich bei allen Neuronen die gleichen Zellabschnitte: ein Soma (Zellkörper), von dem ein Axonfortsatz ausgeht und unterschiedlich viele Dendritenäste. Zudem werden die Ursprungsstelle des Axons als Axonhügel und die Enden der Axon-Verzweigungen als synaptische Endigungen (synaptische Endknöpfchen) bezeichnet.
Das Soma eines typischen Neurons hat einen Durchmesser von etwa 20 µm (je nach Neuronentyp 5 - 100 µm). Der Aufbau des Somas und seiner Organellen entspricht dem einer klassischen tierischen Zelle (Abbildung 2).
Das Axon ist die Struktur des Neurons, welche der Informationsweiterleitung über Entfernungen hinweg dient und zudem hochgradig spezialisiert ist. Es beginnt mit dem Axonhügel und verjüngt sich dann in das fortsetzende Axon, das < 1 mm bis > 1 m lang sein kann. Häufig verzweigt sich ein Axon in sogenannte Axonkollaterale. Der Durchmesser von Axonen ist unterschiedlich groß und reicht beim Menschen von < 1 µm bis 25 µm. Das Riesenaxon des Tintenfischs weist sogar einen Durchmesser von bis zu 1 mm auf. Die Variabilität der Axongröße ist wichtig, da die Geschwindigkeit, mit der sich ein Signal an der Axonmembran entlangbewegt, u. a. vom Durchmesser des Axons abhängt und so reguliert werden kann. Je dicker das Axon, desto schneller wird der Impuls fortgeleitet, da der Membranwiderstand entsprechend geringer ist.
An den verzweigten Axonenden (Axonterminale / synaptische Endknöpfchen) steht die Nervenzelle mit anderen Zellen in Kontakt und die Informationen können übertragen werden. Die Kontaktstelle wird als Synapse bezeichnet.
Die Gesamtheit der Dendriten eines Neurons wird als Dendritenbaum bezeichnet. Für die Informationsaufnahme weisen sie tausende von Synapsen mit anderen Zellen auf. Dazu besitzen sie spezialisierte Proteinmoleküle, die sogenannten Rezeptoren, mit denen sie Informationen in Form von Neurotransmittern (Botenstoffe) empfangen können (chemische Synapsen).
Die Gliazellen lassen sich im Nervengewebe strukturell und funktionell von den Neuronen abgrenzen. Im Gehirn kommen von beiden Typen ungefähr gleich viele vor (jeweils rund 85 Milliarden). Die Gliazellen tragen durch Isolierung, Stützung und Ernährung zur Gehirnfunktion bei. In unserem Nervensystem gibt es unterschiedliche Typen von Gliazellen, die spezifische Aufgaben erfüllen.
Die Schwann-Zellen sowie die Oligodendrogliazellen bilden isolierende lipidreiche („fettreiche“) Membranschichten, die sich um die Nervenzellen wickeln und im Ganzen als Myelinscheide bezeichnet werden (Abbildung 4). Die Schwann-Zellen finden sich im peripheren Nervensystem und ummanteln jeweils ein einzelnes Axon, wohingegen die Oligodendrozyten im ZNS zu finden sind und mehrere Axone ummanteln (Abbildung 5). In beiden Fällen umfasst die Myelinscheide das Axon jedoch nicht gänzlich, sondern wird an den Ranvier-Schnürringen immer wieder unterbrochen, wodurch kurze Bereiche der Axonmembran frei liegen. Dieser Wechsel zwischen myelinisierten und nicht-myelinisierten Axonabschnitten beschleunigt die Weiterleitung von Nervenimpulsen entlang des Axons. Die daraus resultierende Art der Weiterleitung wird als saltatorische Erregungsweiterleitung bezeichnet. Im Falle nicht-ummantelter Axone, ohne isolierte Bereiche der Axonmembran, spricht man von kontinuierlicher Erregungsweiterleitung.
