Ένας νευρώνας είναι ένα στοιχείο του νευρικού συστήματος που είναι υπεύθυνο για τη λήψη και τη μετάδοση πληροφοριών σε ολόκληρο τον εγκέφαλο μέσω ηλεκτροχημικών σημάτων. Οι πληροφορίες ταξιδεύουν μέσω του εγκεφάλου με τη μορφή ενός δυναμικού δράσης ή νευρικής ώθησης. Αυτό αντιστρέφει το ηλεκτρικό φορτίο ενός νευρώνα σε ηρεμία και το δυναμικό της κυτταρικής μεμβράνης του. Όταν ένας νευρώνας δεν δημιουργεί ένα δυναμικό δράσης, ονομάζεται νευρώνας ηρεμίας. Σε ηρεμία, ένας νευρώνας έχει μια εσωτερική κυτταρική μεμβράνη που είναι αρνητικά φορτισμένη σε σχέση με το εξωτερικό της κυτταρικής μεμβράνης.
Η κυτταρική μεμβράνη είναι ένα εξωτερικό όριο γύρω από έναν νευρώνα. Αποτελείται από ένα διπλό στρώμα λιπιδίων ή λιπών και είναι εκεί όπου βρίσκονται πρωτεΐνες, όπως κανάλια ιόντων. Το διπλό στρώμα λιπιδίων λειτουργεί ως φράγμα και διατηρεί μια διαίρεση των ηλεκτρικών φορτίων στην κυτταρική μεμβράνη μέσω αντλιών ιόντων και καναλιών ιόντων. Οι αντλίες ιόντων δημιουργούν κλίσεις συγκέντρωσης ιόντων στη μεμβράνη και μετακινούν ιόντα μέσα και έξω από τον νευρώνα έναντι των κλίσεων συγκέντρωσης. Τα κανάλια ιόντων λειτουργούν σε αντίθεση με τις αντλίες ιόντων και επιτρέπουν σε ορισμένα ιόντα να κινηθούν κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης προς τις κλίσεις συγκέντρωσης.
Η διαφορά δυναμικού στην κυτταρική μεμβράνη ενός νευρώνα σε ηρεμία ονομάζεται δυναμικό μεμβράνης ηρεμίας. Είναι η ηλεκτρική ενέργεια στη μεμβράνη ενός μη διεγερμένου, ηλεκτρικά διεγερτικού κυττάρου. Τα δυναμικά νευρώνων σε ηρεμία κυμαίνονται από μείον -60 χιλιοστόλιτρα (mV) έως μείον -90 χιλιοστόλιτρα, αλλά συνήθως είναι μείον -65 χιλιοστόλιτρα. Πιθανές διαφορές μεταξύ της κυτταρικής μεμβράνης συμβαίνουν λόγω ανισοτήτων στη συγκέντρωση ιόντων εντός και εκτός του κυττάρου και επειδή οι κυτταρικές μεμβράνες είναι διαπερατές ή πορώδεις στα συγκεκριμένα ιόντα.
Μια κυτταρική μεμβράνη έχει ένα ενδοκυτταρικό υγρό που έχει υψηλή συγκέντρωση ιόντων καλίου, ισορροπημένη από αρνητικά φορτισμένα ιόντα ή ανιόντα. Η κυτταρική μεμβράνη είναι αδιαπέραστη από αυτά τα συγκεκριμένα ανιόντα, πράγμα που σημαίνει ότι αυτά τα ιόντα δεν μπορούν να κινηθούν κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης. Το υγρό έξω από την κυτταρική μεμβράνη αποτελεί ένα αραιό διάλυμα χλωριούχου νατρίου.
Ένας νευρώνας σε ηρεμία έχει εισροή ιόντων νατρίου στον νευρώνα, μέσω της κυτταρικής μεμβράνης μέσω καναλιών ιόντων νατρίου. Αυτό στη συνέχεια εξισορροπείται από μια εκροή ιόντων καλίου μέσω καναλιών ιόντων καλίου. Σε ηρεμία, ή όταν μια νευρωνική μεμβράνη είναι πολωμένη, το δυναμικό της μεμβράνης παραμένει κοντά στο δυναμικό ισορροπίας καλίου. Αυτό σημαίνει ότι η νευρωνική μεμβράνη αποτελείται κυρίως από ιόντα καλίου. Μια νευρωνική μεμβράνη αποπολώνεται όταν λαμβάνει ένα διεγερτικό σήμα ή ένα δυναμικό δράσης, με αποτέλεσμα την εισροή ιόντων νατρίου και ενός νευρώνα που δεν είναι πλέον σε ηρεμία ή αδρανής.