Niepobudzona błona komórkowa neuronu jest spolaryzowana elektrostatycznie. Możemy to sprawdzić przykładając do powierzchni błony aksonu pozostającego w spoczynku elektrodę, drugą wprowadzimy do wewnątrz i zamkniemy obwód z wmontowanym woltomierzem. Po stronie płynu tkankowego występuje ładunek dodatni. Jest tam duże stężenie kationów sodowych (Na+) [ok. czternaście razy więcej niż wewnątrz], anionów chloru (Cl-) Po stronie wnętrza komórki występuje ładunek ujemny (-70 mV). Przeważają tu białkowe aniony organiczne, oraz kationy potasowe (K+) [ok. trzydzieści razy więcej niż na zewnątrz]. Powierzchnia zewnętrzna błony jest naładowana dodatnio, a wewnętrzna ujemnie. Różnica ładunków to potencjał spoczynkowy in. membranowy (wykorzystywany później do wykonania pewnej pracy). Potencjał ten powstaje dzięki:

- Różnemu stopniu przepuszczalności błony komórkowej dla różnych jonów - dyfuzją ułatwiona przez kanały jonowe (większe jony Na+ dyfundują trudniej niż K+; Cl przechodzi praktycznie bez oporów) T: jon sodowy łatwiej przenika do wnętrza komórki

- Działaniu pompy sodowo-potasowej (aktywny transport Na+ na zewnątrz, a K+ do wewnątrz – przeciwdziałanie dążności do wyrównania stężeń, Na-K ATP-aza czerpie energię z hydrolizy wiązań ATP, wymaga obecności Mg++, i Ca++). Na każde trzy Na+ wypompowane na zewnątrz , do wewnątrz dostają się dwa K+.

Ogólnie mówiąc pobudliwość polega na szybkim przejściu ze stanu spoczynku w stan pobudzenia pod wpływem bodźca. Miarą pobudliwości jest najmniejsza siła bodźca lub najkrótszy czas jego działania potrzebny do powstania potencjału czynnościowego, czyli impulsu nerwowego. Minimalny bodziec wywołujący impuls, to bodziec progowy, o najmniejszej sile, czyli podniecie minimalnej. Bodźce słabsze (depolaryzujące błonę miejscowo) to bodźce podprogowe (mogą się one jednak czasowo lub przestrzennie sumować). Bodziec większej siły to bodziec nadprogowy. Bodziec progowy i nadprogowy powodują lokalne zaburzenie elektrochemiczne. Zwiększa się przepuszczalność błony dla jonów Na+ - wnikają one gwałtownie do cytoplazmy, K+ wylewa się na zewnątrz (otwarcie kanałów jonowych). Znoszą częściowo lub całkowicie ładunek ujemny. Mogą nawet nadać wnętrzu komórki potencjał dodatni. Jest to depolaryzacja błony komórkowej. Sytuacja taka trwa ok. 1 ms. Kiedy depolaryzacja przekracza potencjał progowy, fala jej rozprzestrzenia się jako potencjał czynnościowy in. iglicowy (potencjał czynnościowy prowadzi do depolaryzacji rejonu sąsiedniego). W czasie zdepolaryzowania błony komórkowej neuron jest niepobudliwy, tj. w stanie refrakcji. W refrakcji bezwzględnej żadna siła nie wywoła odpowiedzi komórki. Po czasie ok. 1 ms następuje okres refrakcji względnej - tylko bodźce progowe są nieskuteczne, natomiast silniejsze mogą spowodować pobudzenie. Prędkość przesuwania się fali depolaryzacyjnej jest wprost proporcjonalna do grubości włókna (opór elektryczny) i zależy od obecności osłonek. Po włóknach bezosłonkowych – 0,3 do 2 m/s, a po rdzennych nawet do 120 m/s. Maksymalna wartość bodźca, której przekroczenie powoduje hamowanie lub zmęczenie to podnieta maksymalna. Po przejściu fali depolaryzacji następuje repolaryzacja błony. Następuje przywrócenie pracy pompy jonowej i powrót błony do stanu polaryzacji.

Zjawiska refrakcji przeciwdziałają nakładaniu się potencjałów czynnościowych na siebie, określają dopuszczalną częstotliwość wyładowań zapewniają zachowanie właściwego kierunku przewodzenia.