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신경세포는 크기와 모양에 있어서 매우 다양하지만, 일반적으로는 세포체(cell body)와 돌기 (process)로 이루어져 있다.

신경세포체는 핵을 포함하는 부분이며, 돌기는 모양과 특성에 따라 가지돌기(dendrite)와 축삭(axon)으로 구분한다(그림 1). 신경세포의 핵은 크고, 대개 퍼진염색질성(euchromatic)이고, 뚜렷한 핵소체(nucleolus)를 가진다.

신경세포의 특징적인 세포내소기관으로는 닛슬소체(Nissl bodies, Nissl substance)가 있다. 각각의 닛슬소체는 과립세포질세망(rough endoplasmic reticulum, rER)의 덩어리이다. 이들은 염기성 색소에 강하게 염색된다. 닛슬소체는 물질대사가 활발한 신경세포가 단백질 합성기구를 세포체 내의 특정한 부위에 집중시켜 놓았다는 것을 나타내 준다.


닛슬소체, 자유리보소체 및 골지복합체는 가지돌기에 까지 분포하고 있다. 그러나, 축삭에는 분포하지 않는다.

세포체의 부분중에서도 축삭이 시작하려는 곳의 부분에는 닛슬소체가 분포하지 않으며 이 부분을 축삭둔덕(axon hillock)이라 한다. 또한, 신경세포체에는 골지복합체가 현저하다. 커다란 골지복합체, 퍼진염색질성 핵, 커다란 핵소체, 및 닛슬소체는 신경세포가 동화작용(anabolism)이 활발하다는 것을 보여준다.

모든 신경세포는 돌기를 가진다. 돌기들의 크기는 매우 다양하여 어떤 것들은 매우 길어서 1 m가 넘는 것도 있고, 어떤 것들은 매우 작다. 축삭은 한 세포의 여러 돌기중 가장 긴 것으로, 대개의 신경세포는 한 개의 축삭을 가진다. 가지돌기는 축삭보다 짧고 굵으며, 하나의 신경세포에는 여러개의 가지돌기가 있다. 가지돌기는 말이집이 없으며, 말단으로 가면서 현저하게 가늘어져 있다.

신경세포는 기계적 및 화학적인 자극에 반응하여, 세포의 한 부위에서 받은 자극이 세포내 전체로 퍼지게 된다. 자극의 효과는 다른 신경세포, 근육세포, 샘세포(glandular cell)에도 전달된다.

기능적으로 볼 때, 가지돌기는 신경세포의 수용기(receptor) 돌기로서의 역할을 한다. 즉, 가지돌기의 주작용은 다른 신경세포로 부터의 정보를 받는 것이다. 대부분의 신경세포는 많은 가지돌기를 갖는다. 이에 의해 수용기 면적이 넓어진다. 축삭은 신경세포의 효과기(effector) 돌기이다. 즉, 축삭은 신경자극을 세포체로 부터 말단으로 운반해서, 다른 신경세포나 효과기 (예, 근육세포)에 전달한다. 대개 하나의 신경세포는 한 개의 축삭을 가진다. 축삭의 길이는 매우 다양해서, 세포 종류에 따라 100 m 에서 1 m 이상까지 이른다. 축삭둔덕의 첨단(apex)과 말이집(myelin)이 시작하는 부위의 사이에 있는 축삭부위를 축삭의 시작분절(initial segment)이라 한다. 이곳은 가지돌기나 신경세포체에서 받은 자극에 의하여 활동전위(action potential)가 시작되는 곳이다.