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神經系統中還有數量眾多（幾十倍于神經元）的神經膠質細胞（neuroglia），如中樞神經系統中的星形膠質細胞、少突膠質細胞、小膠質細胞以及周圍神經系統中的施萬細胞等。由于缺少Na+通道，各種神經膠質細胞均不能產生動作電位。
膠質細胞的主要功能有：
① 支持作用 星形膠質細胞的突起交織成網，支持著神經元的胞體和纖維；
② 絕緣作用 少突膠質細胞和施萬細胞分別構成中樞和外周神經纖維的髓鞘，使神經纖維之間的活動基本上互不干擾；
③ 屏障作用 星形膠質細胞的部分突起末端膨大，終止在毛細血管表面（血管周足），覆蓋了毛細血管表面積的85%，是血-腦屏障的重要組成部分；
④ 營養性作用 星形膠質細胞可以產生神經營養因子（neurotrophic factors, NTFs），維持神經元的生長、發育和生存,膠質細胞源性神經營養因子還能促進神經干細胞的分化作用；
⑤ 修復和再生作用 小膠質細胞可轉變為巨噬細胞，通過吞噬作用清除因衰老、疾病而變性的神經元及其細胞碎片；星形膠質細胞則通過增生繁殖，填補神經元死亡后留下的缺損，但如果增生過度，可成為腦瘤發病的原因；
⑥ 維持神經元周圍的K+平衡 神經元興奮時引起K+外流，星形膠質細胞則通過細胞膜上的Na+-K+泵將K+泵入到胞內，并經細胞間通道（縫隙連接）將K+迅速分散到其它膠質細胞內，使神經元周圍的K+不致過分增多而干擾神經元活動；
⑦攝取神經遞質 哺乳類動物的背根神經節、脊髓以及自主神經節的神經膠質細胞均能攝取神經遞質，故與神經遞質濃度的維持和突觸傳遞有關。
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