Khi một tế bào thần kinh bị kích thích bởi một tế bào thần kinh khác, một gradient ion được tạo ra trên màng sinh chất của tế bào thần kinh, tạo ra dòng điện trong tế bào thần kinh. Dòng điện di chuyển xuống sợi trục và khiến các chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng ở các đầu cuối để kích thích các tế bào thần kinh ở hạ lưu.
Trước khi một tế bào thần kinh được kích thích, nó đang ở trạng thái nghỉ ngơi. Màng sinh chất của tế bào thần kinh có khả năng thẩm thấu chọn lọc đối với một số ion, chẳng hạn như natri và kali.
Khi được kích thích bởi chất dẫn truyền thần kinh hoặc những thay đổi về thể chất, một số kênh ion natri trong màng sinh chất của nơron tạm thời mở ra. Các ion natri xâm nhập vào tế bào thần kinh và làm cho bên trong tế bào thần kinh dương tính hơn trong một quá trình được gọi là quá trình khử cực. Điều này tạo ra một dòng điện lan truyền đến các phần khác của màng tế bào thần kinh. Dòng điện tỷ lệ với độ lớn của kích thích.
Nếu sự khử cực dẫn đến điện thế màng là -50 mV, thì nó sẽ tạo ra điện thế hoạt động. Điều này dẫn đến việc mở các kênh ion natri được kiểm soát bằng điện áp và các ion natri chạy nhanh vào bên trong tế bào thần kinh. Sau khi dòng điện thế hoạt động được dẫn xuống các sợi trục đến tận các bouton đầu cuối, nơi chất dẫn truyền thần kinh được giải phóng, tế bào thần kinh sẽ trở lại trạng thái nghỉ của nó.
