Нейроны — не единственные клетки нервной системы. Разнообразная популяция глиальных клеток окружает, поддерживает и активно взаимодействует с ними. В центральной нервной системе основными типами являются астроциты, олигодендроциты и микроглия; на периферии аналогичные функции выполняют клетки Шванна.

Глиальные клетки регулируют химическую среду, формируют миелин, обеспечивают метаболическую поддержку и защищают от патогенов и травм. Они отнюдь не пассивны: реагируют на нейронную активность кальциевыми сигналами и могут высвобождать нейромедиаторы, модулирующие синапсы. В период развития они направляют мигрирующие нейроны и помогают формировать синапсы; во взрослом возрасте участвуют в пластичности и в реакции на заболевания.

Многие неврологические заболевания связаны с дисфункцией глиальных клеток — демиелинизацией, реактивным глиозом, хроническим воспалением. Исследования, которые когда-то были сосредоточены почти исключительно на нейронах, теперь признают глиальные клетки равноправными партнерами как в здоровом функционировании, так и в патологии.

В некоторых областях мозга глиальные клетки значительно превосходят по численности нейроны.