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为理解神经元细胞膜的功能，了解膜的物理特性至关重要。膜因有脂质成分，电阻比周围的溶液高出1 000 000倍。由于细胞内外之间的电位差接近1/10V，膜的厚度又小于10nm，因而跨膜的电位梯度非常之大，可高达2×10 5 V/cm 2 ，膜通透性的微小变化，即会引起很强的效应。
在膜可通透蛋白质和细胞内、外离子成分参与下，膜可等效成由Na + 、K + 、Cl - 等主要离子相对应的三条单独的传导通道组成的电路。每一通道具有自己的电动势，可用各该离子的平衡电位和漏电电阻表示。Na + -K + 泵作为电流发生器也参与电路组成，抗衡电动势驱动的离子电流。由于绝缘脂质和细胞内外液电解质的存在，神经元细胞膜还相当于一个平行板电容器，可贮存电荷，并在膜电位变化时产生电容电流，使膜电容器充、放电。
任何一种由导电性物质构成导电轴心并由电阻较高的表面层所包被的物理系统，当它被浸溶在一种导电的介质中时，均表现出电缆特性：它的任一点的表面层两侧如有电位变动，将引起毗邻区域表面层两侧电位的连续变化。在这个意义上来说神经元相当于电缆，神经元细胞膜上电紧张电位扩布的存在正是与空间总和、冲动传导等一些多变而重要的神经事件相关联的。可以将神经元电缆的空间与时间结合起来考虑在t＝0时，突然加到x＝0处的外加电流开始局限于x＝0处的窄区，产生一个线性上升的电压；随着时间的延长，有些电流移到邻近区域的电容器或RC电路上时，需较长时间充电，从而使膜电位产生延迟和凹陷；再过一段时间，所有膜电容器均已充电后，电流扩散很广，全部在电阻中流动。因此，神经元的这些电缆特性既可影响神经信号传导的时程、效率、速度，亦可影响膜的整流作用。