غشاي پلاسمايي همه سلول‌ها به صورت مانعي در برابر جابه‌جايي يون‌ها عمل مي‌كند. پروتئين ها و يون‌هاي فسفات معدني كه غشا آن‌ها را درون سلول نگه مي‌دارد، بار منفي دارند. از اين رو، درون سلول از بيرون آن منفي‌تر است. اين بارهاي منفي، يون‌هاي كوچك داراي بار مثبت را به درون سلول مي‌كشانند. اما، از ميان اين نوع يون‌ها تنها K + مي‌تواند به مقدار محسوسي از خلال غشا بگذرد. در نتيجه، غلظت K + درون سلول‌ها، بيشتر از مايع برون سلولي است. برعكس، غشا پلاسمايي نفوذپذيري بسيار اندكي به Na + دارد و غلظت Na + در مايع برون سلولي بيشتر از درون سلول است.

عمل پمپ K + / Na + نيز در ايجاد اين اختلاف غلظت و با ر موثر است. اين، پمپ به ازاي هر دو يون پتاسيمي كه وارد سلول مي‌كند، سه يون از آن خارج مي‌سازد. بنابراين، درون سلول در مقايسه با برون سلول منفي‌تر مي‌شود.

شكل پمپ تغير مي‌كند و در نتيجه يون‌هاي سديم به بيرون رانده مي‌شوند.  يون‌هاي پتاسيم در خارج سلول به جايگاه خود در پمپ سديم/پتاسيم متصل مي‌شوند.

يون‌هاي سديم آزاد مي‌شوند و  در همين زمان يون‌هاي پتاسيم به درون سلول انتقال مي‌يابند.

يون‌هاي پتاسيم آزاد مي‌شوند و چرخه ديگري آغاز مي‌شود.

پتانسيل آرامش

همانطور كه گفته شد، غشاي سلول دو محيط سيتوپلاسم و مايع برون سلولي را از هم مجزا مي‌سازد. اين دو محيط از لحاظ غلظت و بار با هم تفاوت دارند؛ درون سلول منفي‌تر از بيرون آن است. تفاوت باري كه بين دو محيط وجود دارد، اختلاف پتانسيل مي‌نامند. چون اين تفاوت بين دو سوي غشاي سلول وجود دارد از آن با عنوان پتانسيل غشا ياد مي‌شود. پتانسيل غشا در واحد ولت بيان مي‌شود.

همه سلول‌هاي بدن، پتانسل غشا دارند. اما تنها سلول‌هاي عصبي و سلول‌هاي ماهيچه‌اي مي‌توانند از اين پتانسيل غشا براي ايجاد پيام عصبي بهره گيرند. وقتي نرون يا سلول ماهيچه‌اي در حالت استراحت است (پيام عصبي توليد نمي‌كند) پتانسيل غشا پتانسيل آرامش ناميده مي‌شود. مقدار اين پتانسيل در حدود 70- ميلي ولت ( mV ) است. در اين حالت درون سلول منفي‌تر از بيرون آن است. از اين‌رو، گفته مي‌شود سلول دروضعيت پلاريزه (داراي قطب؛ درون منفي و برون مثبت) است. توجه داشته باشيد كه در حالت پلاريزه، درون سلول يون‌هاي مثبت و برون سلول يون‌هاي منفي نيز وجود دارد، اما مقدار يون‌هاي مثبت در برون سلول بيشتر است.

اگر پتانسيل غشا در اثر محركي افزايش يابد (براي مثال، به 35- يا 10+) گفته مي‌شود سلول در وضعيت دپلاريزه (از دست دادن قطبيت) قراردارد. زيرا، در اين حالت اختلاف پتانسيل درون و برون سلول كاهش مي‌يابد. اگر محرك باعث كاهش پتانسيل غشا شود (براي مثال، تا 85- يا كمتر) گفته مي‌شودسلول در حالت هايپرپلاريزه (قطبيت زياد) قراردارد. زيرا، در اين حالت بر اختلاف پتانسيل درون و برون سلول افزوده مي‌شود.

پتانسيل عمل

از آنجا كه دو لايه لپيدي غشا نسبت به بيشتر يون‌هاي نفوذپذيري بسيار اندكي دارد، آنها از طريق مجاري ويژه‌اي از خلال غشا مي‌گذرند. اين مجاري ماهيت پروتئيني دارند. نفوذ پذيري غشا به Na + ، K + و ديگر يون‌هاي معدني به وسيله بخشي از اين مجاري به نام دريچه تنظيم مي‌شوند. دريچه‌هاي مجاري غشا در شرايط ويژه‌اي باز يا بسته مي‌شوند. وقتي دريچه مجرايي بسته است، نفوذ پذيري غشا به آن يون پايين است و وقتي دريچه مجرايي باز مي‌شود، نفوذ پذيي غشا به آن يون افزايش مي‌يابد.

در غشاي سلول عصبي دريچه‌هاي مجاري Na + و K + تحت تأثير پتانسيل غشاء باز يا بسته مي‌شوند. از اين‌رو، اين مجاري را با عنوان مجاري حساس به ولتاژ معرفي مي‌كنند. در پتانسيل آرامش ( mV 70-) دريچه‌هاي مجاري Na + بسته است. از اين رو، فقط مقدار بسيار اندكي Na + از اين مجاري نشت مي‌كند. در اين حالت بعضي از مجاري K + باز هستند. بنابراين، سلول در حال استراحت به K + بيشتر از Na + نفوذپذير است. وقتي سلول دپلاريزه مي‌شود، تغيير ولتاژ به باز يا بسته شدن بعضي از دريچه‌ها مي انجامد . در نتيجه غلظت يون‌ها ي درون و برون سلول‌ تغيير مي‌كند.

	وقتي غلظت يون‌ها در دو طرف غشاي سولو عصبي در تعادل است مجاري حساس به ولتاژ بسته اند.
	وقتي يون هاي اضافي تعادل را بر هم مي‌زنند، مجاري حساس به ولتاژ باز مي‌شوند و يون‌ها از خلال آنها عبور مي‌كنند.

وقتي محركي كه باعث دِپلاريزه شدن غشاي سلول عصبي مي‌شود، بر آن اثر مي‌گذارد، دريچه‌هاي مجاري Na + باز مي‌شوند. در نتيجه، يون‌هاي سديم به درون سلول سرازير مي‌شوند. به اين ترتيب، پتانسيل غشا كاهش مي‌يابد و سلول دپلاريزه مي‌شود. دپلاريزه شدن سلول كه در واقع نوعي تغيير ولتاژ است باعث باز شدن مجاري K + و خروج اين يون از سلول مي‌شود. وقتي كه خروج يون‌هاي پتاسيم افزايش يافت، همگام با تغيير ولتاژ دريچه‌هاي مجاري Na + بسته مي‌شوند. در نهايت بيشتر مجاري K + نيز بسته مي‌شوند و فقط بعضي از آنها باز مي‌مانند. به اين ترتيب سلول دوباره به حالت آرامش خود باز مي‌گردد. البته، پمپ Na + / K + نيز در اين بازگشت موثر است. يكي از ويژگيهاي اين پمپ اين است كه هرگاه غلظت يون‌هاي سديم درون سلول زياد شود، سرعت فعاليت آن به شدت افزايش مي‌يابد.

تغيير نفوذ پذيري غشاء به Na + و K + كه باعث تغيير پتانسيل غشاء مي‌شود، واقعه‌اي را مي‌سازد كه پتانسيل عمل يا تكانه عصبي نام دارد. به عبارت ديگر، پتانسيل عمل تغيير ولتاژ غشا است كه تحت تاثير محرك رخ مي‌دهد.

به خاطر داشته باشيد كه انتقال اطلاعات بين بخش‌هاي مختلف دستگاه عصبي از طريق پتانسيل عمل انجام مي‌شود. مغز صدا، تصوير، مزه يا بو دريافت نمي‌كند، بلكه پتانسيل عمل‌هايي را دريافت مي‌كند كه از گيرنده‌هاي حسي ويژه صدا، تصوير، مزه يا بو منشاء مي‌گيرند، در طول اعصاب حسي جا به جا مي‌شوند و به مراكز پردازش ويژه خود در مغز برسند.