Un neuron este un element al sistemului nervos care este responsabil de primirea și transmiterea informațiilor în creier prin semnale electrochimice. Informația călătorește prin creier sub forma unui potențial de acțiune sau a unui impuls nervos. Acest lucru inversează sarcina electrică a unui neuron în repaus și potențialul său de membrană celulară. Când un neuron nu generează un potențial de acțiune, se numește neuron în repaus. În repaus, un neuron are o membrană celulară interioară care este încărcată negativ față de exteriorul membranei celulare.
O membrană celulară este o limită externă în jurul unui neuron. Este format dintr-un strat dublu de lipide sau grăsimi și este locul unde se găsesc proteinele, cum ar fi canalele ionice. Bi-stratul lipidic funcționează ca o barieră și menține o diviziune a sarcinilor electrice prin membrana celulară prin intermediul pompelor ionice și canalelor ionice. Pompele de ioni stabilesc gradienți de concentrație de ioni în membrană și mută ionii în și în afara neuronului împotriva gradienților lor de concentrație. Canalele ionice lucrează în opoziție cu pompele ionice și permit anumitor ioni să se deplaseze prin membrana celulară spre gradienții lor de concentrație.
Diferența de potențial prin membrana celulară a unui neuron în repaus se numește potențial de membrană în repaus. Este energia electrică care traversează membrana unei celule nestimulate, excitabile electric. Potențialele neuronilor de repaus variază de la minus-60 milivolți (mV) la minus-90 milivolți, dar de obicei sunt minus-65 milivolți. Diferențele potențiale de-a lungul membranei celulare apar din cauza disparităților în concentrația de ioni în interiorul și în afara celulei și deoarece membranele celulare sunt permeabile sau poroase la acești ioni particulari.
O membrană celulară are un fluid intracelular care are o concentrație mare de ioni de potasiu, echilibrat de ioni sau anioni încărcați negativ. Membrana celulară este impermeabilă la acești anioni, ceea ce înseamnă că acești ioni nu se pot deplasa prin membrana celulară. Fluidul din afara membranei celulare constituie o soluție diluată de clorură de sodiu.
Un neuron în repaus are un aflux de ioni de sodiu în neuron, prin membrana celulară prin canalele ionice de sodiu. Acesta este apoi echilibrat de un eflux de ioni de potasiu prin canalele ionice de potasiu. În repaus sau când o membrană neuronală este polarizată, potențialul de membrană rămâne aproape de potențialul de echilibru al potasiului. Aceasta înseamnă că membrana neuronală constă în mare parte din ioni de potasiu. O membrană neuronală este depolarizată atunci când primește un semnal excitator sau un potențial de acțiune, rezultând un aflux de ioni de sodiu și un neuron care nu mai este în repaus sau inactiv.