Las células principales del sistema nervioso se llaman neuronas y tienen largas prolongaciones denominadas axón por el que se establece la conexión nerviosa con otras neuronas o células no neuronales.

El axolema, al igual que las restantes membranas del organismo, está formado por una capa doble de fosfolípidos ligada a diferentes proteínas, tiene la particularidad de contar con canales iónicos dependientes de voltaje, que son fundamentales para la transmisión del impulso nervioso.

Se han identificado tres tipos de canales iónicos para: el sodio, potasio y calcio.

[2]​ La membrana axolémica presenta dos sectores anatómicos característicos: el segmento inicial del axón (AIS) y los nodos de Ranvier.

[3]​ son espacios de un micrómetro de longitud, que dejan expuesta la membrana del axón al líquido extracelular y se encuentran distribuidos a lo largo del axón.