軸突導向（Axon Guidance）是發育神經科學中聯繫分子遺傳學、細胞生物學和神經迴路組裝的核心議題。Ramón y Cajal（1890s）首先描述生長錐並提出化學趨向假說（chemotropism），Roger Sperry（1963）的化學親和假說（chemoaffinity hypothesis）奠定了分子導向的理論框架，後續 Marc Tessier-Lavigne 和 Corey Goodman 等人在 1990 年代的分子鑑定工作則將這個領域推入分子時代。
生長錐的細胞骨架動力學
生長錐的運動由 actin 和 microtubule 兩套細胞骨架系統協調。在周邊區（P-domain），F-actin 以逆行流動（retrograde flow）持續向後移動，同時前端聚合——當導向分子訊號減弱一側的 actin 動力學或增強另一側時，生長錐就會轉向。中央區（C-domain）的 microtubule 沿著 actin 束侵入指引軸突延伸方向。吸引性訊號透過 Rac1/Cdc42 活化促進 actin 聚合和 microtubule 穩定；排斥性訊號透過 RhoA 活化促進 actin 解聚和 microtubule 去穩定（Gomez & Bhatt, 2015）。
四大經典導向分子家族的信號轉導
Netrin-DCC/UNC-5 系統：Netrin-1 由 Tessier-Lavigne 團隊（Kennedy et al., 1994）從雞胚 floor plate 純化。DCC 受體介導吸引——Netrin 結合 DCC 引起受體二聚化、細胞質域招募 FAK 和 Fyn，活化 Rac1/Cdc42 和局部 Ca²⁺ 信號促進 actin 聚合。UNC-5 單獨或與 DCC 形成異源二聚體時介導排斥——同一配體透過不同受體組合產生相反效應。更令人驚訝的是，生長錐內 cAMP/cGMP 比值可以切換 Netrin 的吸引/排斥極性（Ming et al., 1997; Song et al., 1998）——高 cAMP 利於吸引，低 cAMP 轉為排斥，這暗示導向不完全由配體-受體決定，生長錐的內在狀態也至關重要。
Slit-Robo 系統：Slit 蛋白由中線分泌，透過 Robo1/2 受體排斥軸突。精妙的調控在於 Robo3（又稱 Rig-1）：在軸突穿越中線前，Robo3 透過拮抗 Robo1/2 的排斥信號使軸突得以靠近中線；穿越後 Robo3 被下調（部分透過 Floor plate 分泌的 Shh 調控），Robo1/2 的排斥功能恢復，防止軸突折返（Sabatier et al., 2004）。Comm（在果蠅中）/ Robo3（在脊椎動物中）的這種「開關」機制解決了軸突導向領域的經典悖論。
Semaphorin-Neuropilin/Plexin 系統：Semaphorin 是最大的導向分子家族。分泌型 Sema3A 透過 Neuropilin-1/PlexinA 複合體，活化 PlexinA 的 GAP 活性（針對 R-Ras）和招募 CRMP2（collapsin response mediator protein 2），導致 microtubule 去穩定和生長錐塌陷（collapse）。Sema3A/Npn1 在嗅覺系統和皮質神經元的分層投射中作用已被基因剔除實驗充分驗證。
Ephrin-Eph 系統：Ephrin-A（GPI 錨定）與 EphA 受體、Ephrin-B（跨膜型）與 EphB 受體構成兩個配對系統。Ephrin-Eph 的獨特之處是雙向信號傳導（bidirectional signaling）——forward signaling 經由 Eph 受體的 tyrosine kinase domain，reverse signaling 經由 Ephrin 的細胞質域或脂筏招募。Sperry 預言的視網膜-上丘拓樸地圖由 EphA/ephrin-A 的梯度互斥機制實現（Flanagan & Vanderhaeghen, 1998）：鼻側視網膜（低 EphA）投射至後上丘（高 ephrin-A），顳側（高 EphA）投射至前上丘（低 ephrin-A）。
導向信號的整合與調變
生長錐同時接收多種導向信號，其最終行為取決於信號整合。研究發現：(1) 不同受體的下游通路在 Rho GTPases 層面匯聚（Rac1/Cdc42 促進前進/吸引，RhoA 促進撤退/排斥）；(2) 局部蛋白質翻譯（local translation）讓生長錐不需等待胞體的基因表達就能快速調整受體repertoire——mRNA 被 RBPs 如 ZBP1 運輸至生長錐，導向信號觸發局部翻譯（Leung et al., 2006）；(3) 生長錐也有局部蛋白質降解（UPS），可以快速移除不需要的受體或信號分子。
臨床意義
DCC 基因突變導致先天性鏡像運動（congenital mirror movements）。ROBO3 突變導致 HGPPS（水平注視麻痺合併進行性脊柱側彎）。L1CAM 突變導致 X-linked hydrocephalus 和胼胝體發育不全。軸突導向分子的再表現在神經損傷後的再生中也扮演角色——成體 CNS 中 Sema3A 和 Ephrin 的持續表現被認為是軸突再生的障礙之一。