ニューロンとは情報処理用に存在する、図2.1のような構造を持つ神経細胞であり、生物の脳は多数のニューロンで大規模なネットワークを構成している。
ニューロンは大きく三つ、細胞体、樹状突起、軸索に分けることができる。
細胞体は細胞の中央部分であり、内部に細胞核を含む。 樹状突起は細胞体の表面から突き出た突起で、多くの枝に分かれており、ニューロンへの入力を担う。 軸索は、細胞体からほぼ一定の太さで長く伸びた一本の突起であり、信号伝送路の役割を果たす。
一般に神経細胞と呼ばれているものは軸索であり、軸索の先端が細胞体や樹状突起に接触している部分をシナプスという。
脳の内部には、ニューロンが数千〜数千億程度ある。 軸索は十〜数百に分岐しており、シナプスを通して数多くのニューロンと三次元的に結合している。 また、一つの細胞が受けるシナプスの数は数百〜数万に及ぶ。 生物の脳ではシナプスがニューロンを繋げ、ごく短時間で入力された膨大な情報を処理して出力している。
一般的に、細胞を包む細胞膜の内外では電位差が存在する。 これはニューロンでも例外ではない。 通常、ニューロン内部の生体電位は外部に比べて低いが、シナプスを通じて他のニューロンから入力信号を受け取ることで電位が上がる。 そうして電位が閾値に達すると、ニューロンの内部電位が急激に上昇する。 この急激な電位上昇現象を「発火」または「興奮」と呼ぶ。 発火が起こると軸索にパルス電圧が伝わり、出力されたパルスは他のニューロンの入力信号となる。
