Sinir hücreleri, dinlenme potansiyeli olarak bilinen plazma membranları üzerinde negatif bir elektrik yüküne sahiptir. Plazma zarı, sinir hücresini saran ince bir sınır tabakasıdır ve dinlenme potansiyeli mevcuttur, çünkü hücrenin içi dışa kıyasla negatif olarak yüklenir. Bir nörotransmitter, sinir hücreleri arasında sinyal taşıyan bir kimyasal, membrana ulaşır veya membran mekanik olarak bozulursa, membrandaki yük değişir ve daha pozitif hale gelir. Bu değişim depolarizasyon olarak bilinir ve eğer belli bir seviyeye ulaşırsa, “elektriksel dürtü sinir boyunca iletilirse”, aksiyon potansiyeli olarak adlandırılan sonuçlar ortaya çıkar. Bir aksiyon potansiyelinin ardından, zar tekrar repolarize edilir, tekrar negatif yüklenir ve istirahat potansiyelini yeniden oluşturur.
Sinir hücresi zarlarının dinlenme potansiyeli, zarın her iki tarafında eşit oranda pozitif yüklü sodyum iyonları ve potasyum iyonları konsantrasyonları ile oluşturulur. Hücre içinde daha fazla potasyum ve hücre dışında daha fazla sodyum vardır. Bunun nedeni, aktif olarak sodyum ve hücreden potasyumdan hücreye geçen hücre zarında bulunan bir sodyum-potasyum pompasıdır.
Zarda, sodyum ve potasyum iyonlarının geçebileceği kanallar vardır, ancak zar dururken sodyum kanalları kapanır ve sadece potasyum kanallarının bazıları açıktır. Sodyum iyonları hücre dışında kalmaya zorlanırken, bazı potasyum iyonları açık kanallardan birleşmek için hücreden kaçarlar. Net sonuç, daha pozitif yüklü iyonların hücre dışından içeriye nazaran bittiği ve bu, nöron depolarizasyonunun gerçekleşmesi durumunda gerekli olan, dinlenme potansiyeli olarak bilinen, zar boyunca negatif yük yaratmasıdır.
Bir eylem potansiyelinin gerçekleşmesi için, önce sinir hücresinin gerilerek veya bir nörotransmitterin gelmesiyle uyarılması gerekir. Daha sonra depolarize edici bir etki oluşur, çünkü sodyum kanalları açılarak hücrenin içine sodyum girmesine izin verir, içindeki pozitif yüklü iyonların sayısını arttırır ve membrandaki elektrik potansiyelini daha pozitif hale getirir. Depolarizasyon bir eşik seviyesine ulaştığında, bir kerede birçok sodyum kanalı açılmakta ve anormal tam depo depolarizasyonunun gerçekleştiği bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkmakta, depolarizasyon, bir dalgada sinir hücresi boyunca da geçmektedir.
Depolarizasyonun ardından repolarizasyon, refrakter periyodu olarak bilinen kısa bir aralıktan sonra gerçekleşir. Bu süre zarfında, hücreye uygulanan herhangi bir uyarıcının etkisi yoktur. Dirençli periyot, saniyenin sadece bir kısmı kadar sürer ve bir sinirin bir saniyelik alanda birçok kez ateş etmesine izin verir. Repolarizasyon, sodyum aktif olarak dışarı pompalanmadan önce, ilk olarak hücreden çıkan potasyum iyonlarını içerir. Membran potansiyeli gerekli negatif yüke ulaştığında, dinlenme potansiyeli elde edilir ve sinir yeniden ateşlenmeye hazırdır.
