Tế bào thần kinh truyền xung điện bằng cách cho phép các ion tích điện đi qua màng của chúng để phản ứng lại các kích thích, thay đổi điện tích của tế bào thần kinh trong quá trình lan truyền qua sợi trục của tế bào thần kinh. Thông thường, tế bào thần kinh duy trì điện tích âm bên trong so với môi trường của chúng bằng cách loại trừ các ion natri ra khỏi tế bào chất của chúng. Khi được kích hoạt, các kênh natri mở ra, cho phép các ion natri tràn vào và trung hòa điện tích.
Màng của tế bào thần kinh có khả năng thấm các ion kali, ít thấm các ion clorua và ít thấm các ion natri hơn. Mỗi chất này đều đi qua màng trong quá trình khuếch tán, nhưng natri chỉ hoạt động từ từ, và các tế bào thần kinh sử dụng phương tiện vận chuyển tích cực để bơm natri ra ngoài. Vì nó chỉ khuếch tán từ từ trở lại tế bào, điều này tạo ra nồng độ dư thừa của các ion natri bên ngoài tế bào và do đó tạo ra điện tích dương thực lớn hơn.
Khi tế bào thần kinh được kích thích, các ion natri bắt đầu rò rỉ vào. Nếu sự thay đổi đủ lớn, nó gây ra sự thay đổi trong tế bào nơi tất cả các kênh natri mở ra, cho phép sự khuếch tán xảy ra và cân bằng bên trong tế bào thần kinh với môi trường. Mặc dù điều này ban đầu chỉ xảy ra ở một phần của tế bào, nhưng sự thay đổi ở một phần sẽ kích thích các phần bên cạnh, gây ra sự thay đổi điện tích truyền qua tế bào.
