Nervu šūnām plazmas membrānās ir negatīvs elektriskais lādiņš, ko sauc par miera potenciālu. Plazmas membrāna ir plāns robežslānis, kas aptver nervu šūnu, un miera potenciāls pastāv, jo šūnas iekšpuse ir negatīvi uzlādēta salīdzinājumā ar ārpusi. Kad membrānā nonāk neiromediators, ķīmiska viela, kas nes signālus starp nervu šūnām, vai membrāna tiek mehāniski traucēta, lādiņš pāri membrānai mainās, kļūstot pozitīvāks. Šīs izmaiņas sauc par depolarizāciju, un, ja tā sasniedz noteiktu līmeni, rodas tā sauktais darbības potenciāls, kurā pa nervu tiek pārraidīts elektriskais impulss. Pēc darbības potenciāla membrāna tiek repolarizēta, atkal kļūstot negatīvi uzlādēta un atjaunojot miera potenciālu.
Nervu šūnu membrānu miera potenciālu rada nevienlīdzīgas pozitīvi lādētu nātrija jonu un kālija jonu koncentrācijas katrā membrānas pusē. Šūnā ir vairāk kālija un ārpus šūnas vairāk nātrija. Iemesls tam ir nātrija-kālija sūknis, kas atrodas šūnas membrānā, kas aktīvi pārvieto nātriju no šūnas un kāliju šūnā.
Membrānā ir kanāli, pa kuriem var pārvietoties nātrija un kālija joni, bet, kad membrāna ir miera stāvoklī, nātrija kanāli ir slēgti un ir atvērti tikai daži kālija kanāli. Nātrija joni ir spiesti palikt ārpus šūnas, savukārt daži kālija joni izplūst no šūnas, lai pievienotos tiem caur atvērtiem kanāliem. Rezultāts ir tāds, ka vairāk pozitīvi lādētu jonu nonāk ārpus šūnas nekā iekšpusē, un tas rada negatīvu lādiņu pāri membrānai, kas pazīstams kā miera potenciāls, kas ir nepieciešams, ja notiek neironu depolarizācija.
Lai notiktu darbības potenciāls, vispirms nervu šūna ir jāstimulē, to izstiepjot vai ierodoties neiromediatoram. Tad rodas depolarizējoša iedarbība, jo atveras nātrija kanāli un ļauj nātrijam iekļūt šūnā, palielinot pozitīvi lādēto jonu skaitu iekšpusē un padarot elektrisko potenciālu pāri membrānai pozitīvāku. Kad depolarizācija sasniedz sliekšņa līmeni, uzreiz atveras daudzi nātrija kanāli un rodas darbības potenciāls, kur pēkšņi notiek pilnīga membrānas depolarizācija, depolarizācijai viļņā ejot arī gar nervu šūnu.
Pēc depolarizācijas repolarizācija notiek pēc īsa intervāla, ko sauc par ugunsizturīgo periodu. Šajā periodā nevienam turpmākam stimulam, kas tiek piemērots šūnai, nav nekādas ietekmes. Ugunsizturīgais periods ilgst tikai sekundes daļu, ļaujot nervam izšaut daudzas reizes vienas sekundes laikā. Repolarizācija ietver kālija jonu izvadīšanu no šūnas vispirms, pirms nātrijs tiek aktīvi izsūknēts. Kad membrānas potenciāls ir sasniedzis nepieciešamo negatīvo lādiņu, tiek sasniegts miera potenciāls un nervs ir atkal gatavs šaušanai.