לנוירונים תפקיד מכריע בתהליכים שונים, כולל תפיסה חושית, שליטה מוטורית, קוגניציה, זיכרון ורגש. הם מאפשרים העברת מידע בתוך מערכת העצבים, ומאפשרים פונקציות ותגובות מורכבות. המוח האנושי מכיל מיליארדי נוירונים מחוברים זה לזה, היוצרים רשתות עצביות סבוכות העומדות בבסיס המחשבות, ההתנהגויות והתפקוד הכללי שלנו.
נוירונים, הידועים גם בתור תאי עצב, הם אבני הבניין הבסיסיות של מערכת העצבים. אלו הם תאים מיוחדים שאחראים על שידור ועיבוד מידע בצורה של אותות חשמליים. נוירונים הם היחידות התפקודיות העיקריות של המוח, חוט השדרה ומערכת העצבים ההיקפית.
מבחינה מבנית, נוירונים מורכבים מגוף תא, דנדריטים (כְּנִיסוֹן עֲצַבִּי) ואקסון (סיבים עצביים). גוף התא מכיל את הגרעין ואברונים אחרים הדרושים לתפקוד התא. דנדריטים הם שלוחות מסועפות שמקבלות אותות מנוירונים אחרים ומעבירות אותם לכיוון גוף התא. האַקְסוֹן (סיב עצבי) הוא שלוחה ארוכה ודקה הנושאת אותות הרחק מגוף התא לנוירונים אחרים, שרירים או בלוטות.
התקשורת בין נוירונים מתרחשת באמצעות סינפסות, שהן צמתים מיוחדים שבהם נוירון אחד מתחבר לאחר. כאשר אות חשמלי, המכונה “פוטנציאל פעולה”, מגיע לקצה האקסון, הוא מעורר שחרור של שליחים כימיים הנקראים נוירוטרנסמיטורים. נוירוטרנסמיטורים אלו חוצים את הסינפסה ונקשרים לקולטנים (באנגלית: Receptor) בדנדריטים או גוף התא השכנים של הנוירון הקולט, ומתחילים פעילות חשמלית באותו נוירון.
