سلول‌های عصبی که به عنوان یک نورون نیز شناخته می‌شوند، واحد عملی سیگنال دهنده سیستم عصبی محسوب می‌شوند.
سیستم عصبی مرکزی از بیش از ۱۰۰ میلیون نورون تشکیل شده است. ۴۰ درصد ژن‌های انسان در تشکیل سیستم عصبی مرکزی نقش دارند. انسجام اطلاعات و انتقال ایمپالس‌های عصبی از اعمال تخصصی نورون‌هاست. نورون‌ها از سلول‌های ابتدایی نوروفکتور (neuroeffector) تکامل یافته‌اند.
تعداد زیادی از دندریت‌ها آستانه تحریک بالایی دارند؛ بنابراین قادر به انتقال پتانسیل عمل نیستند. در این دندریت‌ها انتشار مستقیم جریان الکتریکی (بدون تولید پتانسیل عمل) در مایعات و غشا رخ می‌دهد ولی قبل از آنکه پتانسیل‌های تحریکی به جسم سلولی نورون برسد. قسمت زیادی از جریان الکتریکی از بین می‌رود که به این کاهش در پتانسیل غشا در طی جریان الکتروتونیکی، هدایت کاهشی (decremental conduction) گفته می‌شود. جسم سلولی نورون در جریان پتانسیل عمل به عنوان انسجام دهنده (integrator) عمل می‌کند و آکسون وظیفه رمزگشایی (encoding) سیگنال را برعهده دارد.
یک آکسون به تنهایی می‌تواند ایمپالس عصبی را در دو جهت منتقل کند. اگر هدایت از سمت دندریت و جسم سلولی به پایانه آکسونی باشد آن را هدایت مستقیم (orthodromic conduction) و اگر هدایت در جهت مخالف باشد آن را هدایت معکوس (antidromic conduction) می‌گویند.
قسمتی از سلول که آستانه تولید پتانسیل عمل آن از سایر قسمت‌ها پایین‌تر است قطعه ابتدایی نورون‌های حرکتی را تشکیل می‌دهد. این قسمت در تپه آکسونی و کمی بعد از آن قرار دارد. قطعه ابتدایی میلین نداشته و به طور الکتروتونیک به وسیله جریان‌های موضعی که از زیر دکمه‌های تحریکی و مهاری می‌آیند دپولاریزه یا هایپرپولاریزه می‌شود. این قطعه اولین قسمتی از نورون حرکتی است که پتانسیل عمل تولید می‌کند و تخلیه آن هم به دو جهت منتشر می‌شود یکی در طول آکسون به سمت انتهای آن و یکی هم بالعکس به داخل جسم نورون انتشار می‌یابد. اهمیت انتشار پتانسیل عمل در جسم نورون احتمالاً از این لحاظ است که «تخته سیاه را پاک می‌کند» یعنی نورون را آماده می‌کند تا فعالیت تحریکی و مهاری بعدی را دریافت کند.
در سیستم عصبی مرکزی و شبکیه چشم نورون‌هایی وجود دارد که دارای دندریت بوده ولی آکسون ندارند. این نورون‌ها بدون اینکه پتانسیل عمل تولید کنند EPSP و IPSP را از یک نورون به نورونی دیگر منتقل می‌سازند.
سیناپس‌های شیمیایی همیشه ایمپالس‌ها را در یک جهت یعنی از نورون پیش سیناپسی به پس‌یناپسی انتقال می‌دهند. کار سیناپس‌های الکتریکی هدایت دو طرفه است. هدایت یک جهتی موجب کنترل دقیق‌تر اعمال می‌گردد. بنابراین ایمپالس معکوس قابلیت عبور از سیناپس شیمیایی را ندارد. این موضوع تحت عنوان اصل هدایت یک جهتی (One-way conduction) در سیناپس‌های شیمیایی است.
سیناپس‌ها یک عمل انتخابی انجام می‌دهند و غالباً سیگنال‌های ضعیف را بلوکه می‌کنند ولی به سیگنال‌های قوی اجازه عبور داده و آنها را تقویت می‌کنند این نشانگر نقش سیناپس‌ها در پردازش اطلاعات است.
سیناپس‌ها ساختمان‌های دینامیک و پویا هستند که تعداد آنها می‌تواند کاهش یا افزایش یابد.
