結構生物化學/動作電位
動作電位是短暫的電脈衝，負責神經元軸突上傳播資訊。與動作電位相關的幾個重要概念是膜電位、靜息電位和閾值。膜電位是指細胞內外電位的差值。靜息電位是指神經元處於靜息狀態時，未接受任何興奮或抑制訊號時的膜電位。在許多神經元中，靜息電位約為 -70 mV。閾值是指產生動作電位的膜電位。動作電位是“全或無”現象。它要麼達到閾值併產生動作電位，要麼不產生。
動作電位的第一個步驟是神經元膜電位達到閾值。膜電位變化可能是由多種因素引起的，包括來自其他細胞或神經元的興奮性刺激。膜電位的增加也稱為去極化。達到閾值後，電壓門控鈉通道開啟，鈉離子進入細胞，使靜息電位升高。隨著電壓繼續升高，電壓門控鉀通道也開啟，鉀離子離開細胞。然而，由於鈉離子仍在進入細胞，因此膜電位繼續升高。當膜電位達到峰值時，就達到了動作電位，鈉通道變得不應激，不再有鈉離子進入細胞。鉀離子繼續離開細胞，膜電位緩慢下降至靜息電位。這種靜息電位的下降稱為超極化。在靜息電位時，鉀通道關閉，鈉通道“重置”，以便如果達到閾值，它們可以再次開啟。由於並非所有鉀通道在靜息電位達到時立即關閉，因此額外的鉀離子離開細胞，使膜電位低於靜息電位。膜實際上經歷了超極化後去極化，即膜電位低於靜息電位。最終，隨著鉀離子擴散回細胞，膜電位恢復到靜息電位，因為細胞膜對鉀離子具有很高的通透性。鈉鉀泵將鈉離子泵出細胞，將鉀離子泵入細胞。
機制（參考圖）
靜息電位由鈉鉀泵設定，鈉鉀泵利用 1 個 ATP 的能量泵入 3 個 Na+ 和 2 個 K+。這是因為離子被泵入逆濃度梯度，所以需要能量。靜息電位介於 -60 到 -80 mV 之間。在靜息電位時，沒有訊號透過膜傳輸。去極化是該機制的第二步，發生在細胞變得不那麼負時，因為 Na+ 電壓門控通道已開啟，Na+ 離子現在進入細胞，導致膜電位幅度減小。當膜電位達到 -55 mV 時，它就達到了閾值，將觸發動作電位。第三步稱為上升階段，其中更多的 Na+ 電壓門控通道開啟，導致細胞變得不那麼負。它將正電荷帶到細胞中，進一步增強去極化。更多的鈉通道開啟，導致正反饋迴圈。接下來的步驟稱為下降階段，因為最終，Na+ 電壓門控通道失活並阻止額外的鈉離子進入。同時，K+ 電壓門控通道開始開啟，發生超極化。超極化導致膜電位幅度增加，導致細胞變得更負。該機制的最後部分稱為過沖，因為 Na+ 電壓門控通道完全關閉，而 K+ 通道也開始緩慢關閉。這使膜電位恢復到靜息狀態，就像機制的第一步一樣。
Na+/K+ 泵機制 離子泵與 ATP 結合，結合 3 個細胞內 Na+ 離子。ATP 被水解，導致泵磷酸化，然後釋放 ADP。泵發生構象變化，將 Na+ 離子暴露在外部。磷酸化形式的泵對 Na+ 離子具有低親和力，因此它們被釋放。然後，泵結合 2 個細胞外 K+ 離子，這會導致泵去磷酸化，使其恢復到先前的構象狀態，將 K+ 離子轉運到細胞中。去磷酸化形式的泵對 Na+ 離子的親和力高於 K+ 離子，因此兩個結合的 K+ 離子被釋放。ATP 結合，該過程再次開始。
動作電位的傳導
當動作電位沿著軸突傳播時，它會再生去極化。動作電位被傳遞到相鄰區域，傳導整個軸突的動作電位。當動作電位在軸突的特定區域傳導並經歷下降階段時，它後面的區域正在超極化並經歷下降階段。該區域被稱為去極化區，由鉀離子流出引起。因此，去極化區域後面的失活 Na+ 通道阻止任何動作電位向後傳播，使它們成為單向的。
屬性
1. 動作電位始終是去極化的。
2. 動作電位的幅度與刺激路徑無關。
3. 動作電位具有全或無反應。如果頻率達到或超過閾值，就會發生動作電位。如果低於閾值，則不會發生動作電位。
4. 幅度不會隨距離衰減。它確實在整個軸突上傳遞，沒有任何損失。
5. 存在絕對不應期和相對不應期。
6. 在靜息狀態下，鈉和鈣通道是關閉的
7. 膜對鉀的通透性最大
8. 滲透壓受到靜電壓的抵消，以達到平衡，平衡離子濃度。
軸突的直徑影響動作電位的速度。軸突越寬，對動作電位電流的阻力越小。它類似於水管的作用，水管的直徑越寬，對水流的阻力越小。因此，動作電位的傳導速度要快得多。髓鞘是另一個影響動作電位速度的因素。髓鞘由兩種型別的膠質細胞形成：周圍神經系統中的施萬細胞和中樞神經系統中的少突膠質細胞。髓鞘充當軸突的絕緣體，增加了動作電位有效的長度。這種絕緣形式使動作電位的去極化電流能夠更快地達到閾值。絕緣的唯一問題是，軸突現在不再能夠接觸到環境或細胞外空間。只有絕緣軸突上的允許相互作用的區域是髓鞘間隙，稱為郎飛結。動作電位只在這些節點形成，因為這是暴露的 Na+ 電壓門控通道所在的地方。一個節點將經歷動作電位的上升階段，產生的電流將立即傳播到下一個節點，在那裡膜將被去極化，動作電位將被再生。動作電位和去極化從一個節點跳到另一個節點的過程稱為跳躍傳導。
Carlson, Neil R. 行為的生理學。波士頓：皮爾遜教育公司，2007 年。
Reece, Jane B. 坎貝爾生物學，2011 年
Levinthal, Charles, "Drugs, Behavior, and Modern Society", Pearson Education, Inc., 2008