la membrana del neurone è porosa e perciò consente agli ioni(molecole cariche elettricamente) di fluire dall'esterno all'interno e viceversa. Tutti i neuroni sono dotati di una carica elettrica chiamata potenziale di riposo,ovvero la differenza di carica elettrica tra l'interno e l'esterno della membrana di un neurone quando si trova in uno stato in cui non viene eccitata(che misura circa -70 mV), nello stato di riposo la concentrazione di ioni potassio(ione positivo K+) è alta all'interno della membrana, mentre all'esterno è alta la concentrazione di ioni sodio(ione positivo Na+) perciò il fluido extracellulare ha una carica positiva maggiore rispetto all'interno della membrana; in questo stato la membrana mantiene aperti i canali che permettono agli ioni potassio di fluire attraverso la membrana (mentre i canali che permettono ad altri ioni di fluire sono chiusi). Quando un impulso elettrico che stimola il neurone supera un determinato valore soglia si genera un potenziale d'azione, ovvero un segnale elettrico che si propaga lungo tutto l'assone fino alle sinapsi; in questo stato si chiudono i canali che permettono agli ioni potassio di fluire e si aprono i canali che permettono agli ioni sodio di fluire all'interno della membrana aumentando la carica interna del neurone fino a +40 mV, raggiunto questo picco massimo i canali tornano al loro stato originario chiudendo i canali sodio e riaprendo i canali potassio, portando ad uno squilibrio caratterizzato dalla presenza di molti ioni sodio all'interno della membrana e molti ioni potassio all'esterno di essa (questo viene detto periodo refrattario in quanto il neurone non può generale un altro potenziale d'azione). Questo squilibrio viene infine rovesciato da una pompa sodio/potassio che spinge il sodio fuori dall'assone e il potassio all'interno. Quando viene generato un potenziale d'azione esso si propaga in una posizione adiacente precedentemente inattiva la quale a sua volta seguirà questo processo, propagando così il segnale elettrico lungo tutto l'assone.