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Las neuronas procesan información que arriba en forma de las señales eléctricas (impulsos nerviosos o potenciales de acción) que viajan a lo largo de sus axones. Estas señales se deben a que los iones tienen cargas eléctricas y se mueven a través de la membrana, pero como las membranas de la mayor parte de las células, incluyendo las neuronas, son relativamente impermeables a los iones, en la membrana hay proteinas que actúan como canales para hacer posible que los iones las cruzen.
La diferencia de voltaje a través de la membrana plasmática de una neurona que se encuentra es reposo; esto es, que no está mandando señales eléctricas, es llamada potencial de reposo.
En una neurona típica hay una gran diferencia en la concentración de iones como el sodio y el potasio en los medios intra y extracelular. Además, el interior de la neurona tiene una gran concentración de proteinas cargadas negativamente.
La única forma como los iones pueden cruzar la bicapa de lípidos es a través de canales especializados. Estos canales son poros transmembranales que pueden estar abiertos o cerrados y por tanto permitir el movimiento de iones particulares, mientras excluyen a otros.
Cuando la neurona está en reposo, la mayor parte de los canales para los iones están cerrados, pero algunos canales para los iones potasio están abiertos, permitiendo que estos difundan a favor de su gradiente de concentración; esto es, de adentro hacia afuera de la neurona. En cambio, normalmente los canales para los iones sodio están cerrados, por lo que estos no cruzan la membrana cuando la neurona está en reposo.