In vitroEdit

未分化の哺乳類神経細胞を培養すると、すでに成長した神経突起は引っ込みます。 培養して0.5～1.5日後に、いくつかの小さな神経突起が細胞体から突出し始めます。 1.5日目から3日目までの間に、小神経突起の1つが他の神経突起を大きく伸ばし始める。 この神経突起は最終的に軸索となる。 4-7日目には、残りの小神経突起が樹状突起に分化し始める。 7日目には、神経細胞は完全に極性化し、機能的な樹状突起と軸索を持つようになるはずである。 したがって、何が生体内の神経突起の運命を決定するのかがまだ理解されていないことは驚くには当たらない。 しかし、細胞体から最初に突き出た神経突起の60％が軸索になることは知られている。 30%の確率で、軸索にならない神経突起が細胞体から先に突出する。 10%の確率で、軸索になる神経突起は、他の神経突起と同時に細胞体から突出する。 小神経突起は、すでに発達している他の神経細胞の軸索に接するまで外側に伸びる可能性が指摘されている。 この時点で、神経突起は軸索への分化を開始する。 これは、タッチアンドゴーモデルとして知られている。

軸索形成の誘導にかかわる細胞外シグナルは、少なくとも4つの異なる経路（Rac-1経路、Ras介在経路、cAMP-肝臓キナーゼB1経路、カルシウム／カルモジュリン依存性タンパク質キナーゼ経路）を通じて伝達される。 これらの経路のいずれかが欠損すると、ニューロンが発達できなくなる。

1 つの軸索を形成した後、ニューロンは他のすべての神経突起が同様に軸索になるのを防がなければならない。 これはグローバルインヒビションと呼ばれている。 グローバルインヒビションは、発達した軸索から放出され、他の神経突起に取り込まれる長距離の負のフィードバック信号によって達成されると考えられてきた。 しかし、長距離のシグナル伝達分子は発見されていない。 あるいは、軸索になる予定の神経突起に軸索成長因子が蓄積されることで、同じタンパク質を奪い合うように、軸索成長因子が枯渇することがデフォルトであるとも考えられている。 そのため、他の神経突起は軸索になるための軸索成長因子の濃度が足りず、樹状突起に成長することになる。 これによって、長距離のシグナル分子を必要としない、グローバルな抑制のメカニズムが可能になるのである

。