Komórki nerwowe w układzie nerwowym wysyłają sygnały zwane potencjałami czynnościowymi, podczas których soma lub ciało komórkowe neuronu wysyła sygnał elektryczny w dół aksonu. Kiedy nie sygnalizuje, neuron jest hiperpolaryzowany, co oznacza, że ma ładunek ujemny w porównaniu z otoczeniem. Gdy sygnał potencjału czynnościowego przemieszcza się przez akson, powoduje depolaryzację komórki lub jej bardziej dodatni ładunek. Po zakończeniu sygnału komórka przechodzi repolaryzację, gdzie powraca do swojej pierwotnej polaryzacji ujemnej.
Neuron składa się z somy, czyli ciała komórkowego, z którego dendryty wychodzą jak gałęzie drzewa. Na jednym końcu neuronu znajduje się długi kabel zwany aksonem, który kończy się guzikami synaptycznymi. Sygnały pobudzające i hamujące wędrują z innych neuronów do dendrytów i ciała komórki, a sygnały te są sumowane na wzgórku aksonu, który znajduje się tuż przed początkiem aksonu. Sygnały te mogą hiperpolaryzować lub depolaryzować komórkę. Repolaryzacja przywraca komórkę do stanu spoczynku.
Hiperpolaryzacja, depolaryzacja i repolaryzacja neuronu są spowodowane przepływem jonów lub naładowanych cząsteczek do iz komórki. Kiedy komórka jest w spoczynku, te kanały jonowe pozostają zamknięte, jednak gdy potencjał błonowy osiąga pewien punkt, zwany potencjałem progowym, otwierają się. Ciało komórki otrzymuje wiadomości od innych komórek, które albo depolaryzują, albo hiperpolaryzują komórkę, a jeśli zostanie odebrana wystarczająca ilość wiadomości, komórka osiągnie potencjał progowy.
Po osiągnięciu potencjału progowego otwierają się kanały potasowe i sodowe, pozwalając dodatnio naładowanym jonom potasu i sodu dostać się do komórki. Jednocześnie kanały chlorkowe umożliwiają opuszczenie ogniwa przez ujemnie naładowane jony chlorkowe. Powoduje to depolaryzację, w której ogniwo jest mniej naładowane ujemnie niż w spoczynku.
Po depolaryzacji komórki przez potencjał czynnościowy rozpoczyna się proces repolaryzacji. Kanały sodowe i potasowe zamykają się, blokując dodatnio naładowane jony przed wejściem do komórki. W tym samym czasie do ogniwa powracają ujemnie naładowane jony chlorkowe.
Pierwsza część repolaryzacji nazywana jest okresem refrakcji i istnieją dwa etapy tej fazy, bezwzględny okres refrakcji i względny okres refrakcji. W okresie absolutnej refrakcji komórka odmawia generowania kolejnego potencjału czynnościowego. W okresie względnej refrakcji możliwe jest, że komórka wygeneruje inny potencjał czynnościowy, jednak wymaga to większego niż zwykle sygnału. Ten oporny okres repolaryzacji występuje, ponieważ zachodzi hiperpolaryzacja komórki z powodu napływu jonów potasu po przejściu potencjału czynnościowego.