每一个神经细胞都是由一层细胞膜包裹住的。每个细胞就像是一个被围墙围起来的小国家,和外界有一定但有限的交流。在正常情况下,神经细胞体内的负离子更多,使得细胞内外形成一个电压差,这个电压差叫作膜电位(membrane potential)。一般情况下,这个膜电位在-50毫伏到-70毫伏之间。如果突然之间一大堆正离子涌入了细胞内,膜电位就会迅速变小,进而形成一个神经脉冲,如下页图所示。这个脉冲常被称为动作电位(action potential)。这个动作电位从发生到结束,前后不超过几毫秒(一毫秒即千分之一秒)。
一个标准的动作电位的示意图。当细胞膜内外的电压差超过-55毫伏时,电压会继续变得更正,直到到达顶点。然后再逐渐变得更负,并且超过-70毫伏,进入一段不应期。不应期过程中,无论是怎样的刺激都不会引起新的动作电位。