De celmembraan van een neuron bestaat uit een dubbele laag fosfolipiden. Hierdoor kunnen ionen niet zomaar het neuron in en uit gaan.
In de extracellulaire ruimte bevinden zich meer natriumionen met een positieve lading en chloorionen met een negatieve lading. Intracellulair bevindt zich meer kalium met een positieve lading. Hierdoor is er een spanningsverschil tussen de binnen en de buitenzijde van de celmembraan van het neuron van - 70 mV. Dit wordt de rustmembraanpotentiaal genoemd.
In de celmembraan bevinden zich verschillende soorten kanalen waardoor ion de cel in- en uit kunnen worden getransporteerd.
Er bestaan enkelvoudige kanalen voor natrium, kalium en chloor. Transport van ionen over de celmembraan van het neuron zorgt voor verandering van de rustmembraanpotentiaal.
De natriumkalium pomp is in staat om natrium uit de cel te pompen en kalium de cel in te pompen. Er worden telkens 3 natriumionen de cel uitgepompt en 2 kaliumionen de cel in gepompt. Hierdoor kan een veranderde membraanpotentiaal weer terug gebracht worden naar de rustmembraanpotentiaal.
Omdat dit tegen de elektrische gradient in gaat, kost dit energie.
Wanneer natrium de celmembraan van het neuron wordt ingepompt zal de rustmembraanpotentiaal geleidelijk aan stijgen en positief worden. Dit proces wordt een depolarisatie genoemd. Op deze manier kan een actiepotentiaal in het axon ontstaan en voortgeleid worden. De natriumkaliumpomp zorgt er voor dat de celmembraan weer terug in de rusttoestand wordt gebracht. Dit wordt repolarisatie genoemd.
Een neuron heeft meerdere dendrieten en een axon. De dendrieten van een neuron worden door andere axonen geactiveerd. Hierdoor ontstaat in de dendrieten een postsynaptische potentiaal.
Al deze postsynaptische potentialen gaan naar het cellichaam toe en hebben daar een gezamenlijk effect. Dit wordt summatie genoemd.
Een postsynaptisch signaal in een dendriet zal niet voldoende effect hebben om een actiepotentiaal te doen ontstaan in het axon. Het signaal moet daarvoor een bepaalde drempelwaarde overscheiden. Meerdere postsynaptische signalen van meerdere dendrieten samen kunnen door summatie wel de drempelwaarde overschreiden waardoor een actiepotentiaal ontstaat in het axon.
Deze actiepotentiaal kan langs het axon voortgeleiden. Dit kost tijd om elke stukje van het axon telkens gedepolariseerd moet worden. Daarom hebben bepaalde neuronen een myelineschede gekregen. In deze myelineschede zitten onderbrekingen die de knopen van Ranvier worden genoemd. In een gemyeliniseerd axon kan de actiepotentiaal van knoop van Ranvier naar knoop van Ranvier springen. Dit wordt saltatoire voortgeleiding genoemd. Op deze manier gaat de geleiding van de actiepotentiaal over het axon veel sneller.
