Potansiyel veya potansiyel fark, iki nokta arasında elektrik yükünde bir fark olduğunda meydana gelir. Yüklemedeki bu fark, genellikle her noktada karşılıklı yüklenen iyonların bir konsantrasyonundan kaynaklanmaktadır. Aksiyon potansiyeli, hücre uzunluğu boyunca yayılan bir sinir hücresinin zarı boyunca potansiyel farkında ani ve keskin bir değişiklik olduğunda meydana gelir.
Bir sinir impulsu iletilmediğinde, sinir hücresinin içi negatif yüke ve dışına pozitif olana sahiptir. Dinlenme durumunda olduğu söylenir, yani şu andaki potansiyel fark dinlenme potansiyelidir. Yüklemelerdeki fark, hücrenin içinde ve etrafındaki iyon miktarlarından kaynaklanmaktadır. Sinir hücrelerinde, potansiyel fark sodyum ve potasyum iyonlarından kaynaklanmaktadır.
Tüm sinir impulsları doğada iyoniktir. Sinir hücresi dinlendiğinde, membranın her iki tarafında farklı potasyum ve sodyum iyonları konsantrasyonları vardır. Bu fark, zardaki sodyum-potasyum pompaları tarafından korunur. Bu pompa hücre içindeki sodyum iyonlarını ve içindeki potasyum iyonlarını pompalar.
Potasyum ve sodyum iyonları, her iki taraftaki konsantrasyon farklılığından dolayı membran boyunca yayılır. Potasyum iyonları kolayca hücreden difüze olabilir, ancak membran difüzyon yapan sodyum iyonlarına nispeten geçirimsizdir. Genel sonuç, sinir hücresinin iç kısmının hücrenin dışına göre negatif bir yüke sahip olmasıdır.
Sinir hücresi uyarıldığında ve bir impuls başladığında, durum geçici olarak tersine çevrilir. Hücrenin içi pozitif, dışı negatif olur. Dürtü eşliğinde dinlenme potansiyelinin bu ani geri dönüşü, eylem potansiyelidir. Bir aksiyon potansiyeli son derece kısa ömürlüdür, dolayısıyla bir dürtü aslında hücre boyunca geçen depolarizasyon veya aksiyon potansiyelleri dalgasıdır.
Bir dürtü sırasında, hücre zarı sodyum iyonlarına karşı geçirgen olur. Sodyum iyonları zarın dışında çok yüksek bir konsantrasyona sahiptir, bu nedenle hızlıca hücreye yayılırlar. Bu çok hızlı gerçekleşir ve dinlenme potansiyelini tersine çevirir. Şimdi hücre içinde birçok pozitif iyon bulunduğundan, iç kısmın dışa göre pozitif bir yükü vardır.
Sodyum iyonları hücreye iyon kanallarından girebilir. Hücre dinlenirken iyon kanalları kapalı kalır ve sodyum iyonlarının hücreye girmesini önler. Bir dürtü tarafından uyarıldıklarında, açılırlar ve sodyum iyonlarının harekete geçmesine izin verirler. Bu şekilde, aksiyon potansiyelleri ve dürtüleri kendiliğinden yayılır. Membranın bir bölgesindeki etki potansiyeli, iyon kanallarının açılmasına neden olan aşağıdaki alanı uyarır. Bu sırayla bir aksiyon potansiyeli başlatır, bu daha sonra aşağıdaki alanı vb. Uyarır.
Sodyum iyonları hücreye girerken potasyum iyonları ayrılır. Bu, hücrenin içinin negatif yükünü yeniden kazanmaya başladığı toparlanma sürecinin başlangıcıdır. Aksiyon potansiyeli geçip hücre zarı boyunca hareket ettikten sonra, iyon kanalları kapanır ve membran sodyum iyonlarına karşı geçirimsiz hale gelir. Sodyum-potasyum pompası bir kez daha sodyum iyonlarını dışarı pompalar ve potasyum iyonlarını pompalayarak dinlenme potansiyelinin geri kazanılmasını sağlar.
