在细胞学与超显微结构学水平上，神经组织由两类细胞组成，即神经元（神经细胞）和神经胶质细胞，两者的数目大体相等。神经胶质细胞构成神经系统框架，并对神经元发挥组织营养的功能，不直接参与神经信息的传递。
神经元由胞体、轴突和树突组成。神经元之间发生关系的微细结构，称为突触。突触由突触前神经末梢－终扣、突触后膜和两者之间大约20－50纳米的突触间隙所组成。突触前兴奋的神经冲动并不能跳越突触间隙直接传向突触后成分，绝大多数情况下要通过化学传递机制，才能完成信息传递过程，突触根据功能可分兴奋和抑制性突触。
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