Xem mã nguồn của Điện thế hoạt động

[[Tập tin:Hodgkins Huxley Plot.gif|nhỏ|360x360px|Giá trị điện thế màng ''v (t)'' đơn vị milivôn (mV) theo mô hình Hodgkin–Huxley, biểu đồ biểu diễn sự chuyển đổi từ trạng thái tĩnh (điện thế nghỉ) sang trạng thái động (điện thế hoạt động) trong khoảng thời gian 50 miligiây (ms). Cường độ dòng chảy các hạt mang điện thay đổi từ −5 nanôampe đến 12 nanôampe. Biểu đồ lần lượt thể hiện ba giai đoạn, đó là giai đoạn cân bằng, giai đoạn điện thế hoạt động đơn, và giai đoạn chu kỳ giới hạn (bốn điện thế hoạt động).]]
Trong sinh lý học thần kinh, '''điện thế hoạt động''' (cũng được gọi là '''xung động thần kinh''' hay '''gai''') được định nghĩa là sóng xung điện lan truyền dọc theo nhiều loại [[màng tế bào]].<ref name="2z">{{Chú thích tạp chí | vauthors = Hodgkin AL, Huxley AF | title = A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve | journal = The Journal of Physiology | volume = 117 | issue = 4 | pages = 500–44 | date = August 1952 | pmid = 12991237 | pmc = 1392413 | doi = 10.1113/jphysiol.1952.sp004764 }}</ref><ref name=":1">{{Chú thích sách |veditors= Hille B |title=Ion Channels of Excitable Membranes |url= https://archive.org/details/ionchannelsofexc0003hill |edition=3 |place=Sunderland, MA |publisher=Sinauer Associates |date=2001 }}</ref><sup>:72</sup> Hiện tượng này đã được nghiên cứu rất kỹ trên màng sợi trục thần kinh, đồng thời quan sát thấy ở các [[tế bào]] có tính hưng phấn, dễ bị kích thích chẳng hạn như các [[tế bào cơ tim]], [[tế bào nội tiết]] hay thậm chí là cả những [[tế bào thực vật]].<ref name=":1" /><sup>:134</sup><ref name=":1" /><sup>:263</sup><ref name=":1" /><sup>:708</sup> Màng sợi trục có giá trị điện thế nghỉ khoảng −70 milivôn (mV),<ref name=":2">{{Chú thích sách |veditors= Squire LR |title=Encyclopedia of Neuroscience (Ten Vol. Set) |edition=1 |place=Waltham, MA |publisher=Academic Press |date=2009 |isbn=9780080446172 }}</ref><sup>:720</sup><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Lewis|first1=Rebecca|last2=Asplin|first2=Katie E.|last3=Bruce|first3=Gareth|last4=Dart|first4=Caroline|last5=Mobasheri|first5=Ali|last6=Barrett-Jolley|first6=Richard|date=2011-11-01|title=The role of the membrane potential in chondrocyte volume regulation|journal=Journal of Cellular Physiology|volume=226|issue=11|pages=2979–2986|doi=10.1002/jcp.22646|issn=1097-4652|pmc=3229839|pmid=21328349}}</ref> và hầu như hằng định theo thời gian. Tuy nhiên, cũng có một số loại tế bào nhất định vận hành một cách linh động, hiệu điện thế màng được tạo ra bởi sự phân bố khác biệt giữa các ion của chúng không thực sự "nghỉ" mà dao động theo thời gian.<ref name=":3">{{Chú thích sách |veditors= Offermanns S, Rosenthal W |title=Encyclopedia of Molecular Pharmacology |edition=2 |place=Berlin Heidelberg |publisher=Springer |date=2009 |isbn= 978-3-540-38916-3 }}</ref><sup>:1070</sup> Giá trị âm của điện thế tĩnh đã nói lên rằng bên trong màng tế bào luôn có điện thế âm so với bên ngoài, và số lượng các điện tích âm trong màng cũng vượt trội hơn so với số lượng các điện tích dương bên ngoài màng tế bào.<ref name=":4">{{Chú thích sách |veditors= Bear MF, Connors BW, Paradiso MA |title=Neuroscience: Exploring the Brain |edition=4 |place=Philadelphia |publisher=Lippincott Williams & Wilkins |date=2015 |isbn= 978-0-7817-7817-6 }}</ref><sup>:57</sup> Khi các kích thích đã đủ khả năng làm hưng phấn màng, theo đó khởi tạo điện thế hoạt động; quá trình này diễn ra không cố định tại một điểm mà sẽ lan truyền ra các cấu trúc nơron lân cận như hiệu ứng "''domino''".<ref>{{chú thích web|title=
Mysteries of the action potential
From 1952 to infinity and beyond?
|url=https://www.physoc.org/magazine-articles/mysteries-of-the-action-potential/}}</ref> Thời gian điện thế động tiến hành cực nhanh ước tính khoảng 1 miligiây, tức gấp 100 lần thời gian một cái chớp mắt.<ref name=":4" /><sup>:82</sup> Sau khi chu kỳ của điện thế hoạt động hoàn thành, màng tế bào tái phân lập trạng thái phân cực cũ, lúc này tương ứng giá trị điện thế trở về mức −70 milivôn. Xung động thần kinh di chuyển dọc theo sợi trục với tốc độ khoảng 100&nbsp;m/s (225 dặm mỗi giờ).<ref name=":2" /><sup>:27</sup> Khi những tế bào thần kinh được cho là có thể dài đến 1 mét hoặc hơn, chính tốc độ dẫn truyền nhanh này hỗ trợ cho những nơron thần kinh liên lạc thông tin với nhau một cách có hiệu quả. Điện thế hoạt động là cơ sở điện hóa cho các quá trình xử lý thông tin trong hệ thần kinh, bước đầu tiến tới hình thành nhận thức và tư duy.<ref>{{Chú thích sách|title=Sinh Lý Học tập I|last=Trịnh Bỉnh Duy|date=|publisher=Nhà xuất bản y học|year=2006|veditors=|edition=|place=Quận Ba Đình, TP Hà Nội}}</ref><sup>:55</sup>
[[Tập tin:Action potential reloaded.jpg|trái|nhỏ|399x399px|Hình A. Đồ thị mô tả một điện thế hoạt động lý tưởng khởi tạo ngay tại một điểm bất kỳ trên màng bao gồm nhiều giai đoạn. Hình B. Điện thế hoạt động thực sự ghi lại được thường có sự sai lệch do có nhiều kỹ thuật điện sinh lý khác nhau làm ảnh hưởng đến kết quả đo đạc.]]
Tại vị trí màng tế bào, điện thế hoạt động sẽ được tạo ra khi các kích thích đủ mạnh để gây ra hiện tượng khử cực, tức là khi giá trị điện thế nghỉ đã đạt ''ngưỡng hưng phấn cần thiết'' là −55 mV.<ref>{{Chú thích sách|url=https://archive.org/details/conceptsinmedica0000seif|title=Concepts in Medical Physiology|last=Seifter|first=Julian|last2=Sloane|first2=David|last3=Ratner A|first3=Austin|date=|publisher=Lippincott Williams & Wilkins|year=2005|isbn=978-0781744898|edition=1 |place=Philadelphia}}</ref><sup>:55</sup> Quá trình khử cực sẽ làm "mở khóa" các kênh nhạy cảm với điện thế ''(voltage-sensitive channels)'', điều này cho phép dòng ion mang điện tích dương di chuyển vào trong sợi trục (axon), như vậy sự khử cực xuyên màng sẽ càng được tăng cường hơn nữa.<ref>{{Chú thích sách | first1 = Harvey | last1 = Lodish | first2 = Arnold | last2 = Berk | first3 = S Lawrence | last3 = Zipursky | first4 = Paul | last4 = Matsudaira | first5 = David | last5 = Baltimore | first6 = James | last6 = Darnell | name-list-style = vanc | title = Molecular Cell Biology | date = 2000 | publisher = Scientific American Books | location = New York | isbn = 978-0-7167-3136-8 |edition=4 | chapter = Section 21.3, Molecular Properties of Voltage-Gated Ion Channels | chapter-url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21608/ | url-access = registration | url = https://archive.org/details/molecularcellbio00lodi }}</ref> Thông qua đó sự phóng điện hình thành, khởi động vòng điều hòa ngược dương tính<ref>{{Chú thích sách|title=The Shocking History of Electric Fishes|first1=Stanley |last1=Finger|first2=Marco|last2= Piccolino|publisher=OUP USA|date=8 September 2011 }}</ref> một cách đột ngột và nhanh chóng khiến cho điện tích bên trong màng càng trở nên dương hơn. Sau sự tăng nhanh về biên độ điện thế, nhiều sự kiện phối hợp nhau nhằm thiết lập mức điện thế trở về trạng thái nghỉ: trong đó có các kênh chịu trách nhiệm cho việc lưu thông các ion vào bên trong màng bị bất hoạt, trong khi các kênh nhạy cảm với điện thế khác hoạt động tích cực tống các ion ra ngoài màng phục vụ cho sự cân bằng điện tích lúc chưa bị khử cực.<ref>{{Chú thích sách | first1 = Jeff | last1 = Hardin | first2 = Gregory Paul | last2 = Bertoni | first3 = Lewis J. | last3 = Kleinsmith | name-list-style = vanc | url = https://books.google.com/books?id=3SygcQAACAAJ | title = Becker's World of the Cell | publisher = Benjamin-Cummings Publishing Company | date = December 2010 | isbn = 978-0-321-71602-6 | page = 389 }}</ref><ref>{{Chú thích sách | vauthors = Lentz TL, Erulkar SD | date = 2018 | chapter = Nervous System | title = Encyclopædia Britannica | chapter-url = https://www.britannica.com/science/nervous-system/Active-transport-the-sodium-potassium-pump#ref606418 }}</ref><ref>{{Chú thích web |url= https://academic.eb.com/?target=%2Flevels%2Fcollegiate%2Farticle%2Faction-potential%2F3611 | title = Action Potential |work = Britannica Academic | publisher =  Encyclopædia Britannica, Inc |access-date=2019-09-26}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Kaczmarek LK, Zhang Y | title = K<sub>v</sub>3 Channels: Enablers of Rapid Firing, Neurotransmitter Release, and Neuronal Endurance | journal = Physiological Reviews | volume = 97 | issue = 4 | pages = 1431–1468 | date = October 2017 | pmid = 28904001 | pmc = 6151494 | doi = 10.1152/physrev.00002.2017 }}</ref> Điện thế hoạt động tuân theo cơ chế điều hòa ngược dương tính, cũng tức là nguyên lý tất cả hoặc không (''all-or-none''); quá trình điện thế hoạt động sẽ không chỉ giới hạn và một khi nó đã xảy ra sẽ làm cho tất cả các nơron liên đới với nó cùng chạy quá trình như vậy.<ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Lucas K | title = The "all or none" contraction of the amphibian skeletal muscle fibre | journal = The Journal of Physiology | volume = 38 | issue = 2–3 | pages = 113–33 | date = February 1909 | pmid = 16992966 | pmc = 1533646 | doi=10.1113/jphysiol.1909.sp001298}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Cannon WB | title = Biographical Memoir: Henry Pickering Bowdich. | journal = National Academy of Sciences | date =  1922 | volume = 17 | pages = 181–96 }}</ref><ref>{{Chú thích web | last = Adrian | first = Edgar | name-list-style = vanc | title = The activity of nerve fibres | work = The Nobel prize Lecture | date = 1932 | url = https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1932/adrian/lecture/ }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Adrian ED, Zotterman Y | title = The impulses produced by sensory nerve-endings: Part II. The response of a Single End-Organ | journal = The Journal of Physiology | volume = 61 | issue = 2 | pages = 151–71 | date = April 1926 | pmid = 16993780 | pmc = 1514782 | doi = 10.1113/jphysiol.1926.sp002281}}</ref> Đối với nơron và tại bất kỳ điểm nào trên sợi trục, một điện thế hoạt động điển hình kéo dài khoảng vài phần nghìn giây.<ref name=":2" /><sup>:26</sup> Sự lan truyền của điện thế hoạt động qua các điểm sẽ làm cho các kênh ion đi vào trạng thái không cân bằng, các kênh sẽ khó bị mở ra hơn, và như vậy ức chế sự tạo thêm các điện thế hoạt động khác khi sợi trục vẫn còn trong giai đoạn ''trơ'' (''refractory'').<ref>{{Chú thích sách
|last1         = Schmidt
|first1        = Robert F.
|last2         = Thews
|first2        = Gerhard
|title      = Human physiology
|url         = https://archive.org/details/humanphysiology00schm
|publisher = Springer-Verlag
|year      = 1983
|pages     = [https://archive.org/details/humanphysiology00schm/page/725 725]
|isbn      = 978-3540116691
}}</ref>[[Tập tin:Firing patterns.png|nhỏ|396x396px|Hình (A) các loại ''electric potentials (điện thế hoạt động)'' khác nhau do các nơron vỏ não mới phóng ra khi hiện diện dòng chảy của những hạt mang điện. c, các điện thế hoạt động liên tục; d, các điện thế hoạt động trì hoãn; b, các khối điện thế hoạt động. AC, kiểm soát; NAC, không kiểm soát; STUT, gián đoạn; IR, bất thường; AD, thích ứng. (B) hình thể hiện tế bào nơron rổ trung gian L II/III (NBC) biểu hiện ra nhiều dạng xung điện thần kinh khác nhau, chỉ số phần trăm trong hình là phần trăm tần số tương đối của các điện thế hoạt động thuộc nơron NBC.]]Các ion chính yếu trong việc tạo ra điện thế hoạt động này là những cation Na<sup>+</sup><ref name="z7">{{Chú thích tạp chí | vauthors = Hodgkin AL, Katz B | title = The effect of sodium ions on the electrical activity of giant axon of the squid | journal = The Journal of Physiology | volume = 108 | issue = 1 | pages = 37–77 | date = March 1949 | pmid = 18128147 | pmc = 1392331 | doi = 10.1113/jphysiol.1949.sp004310 | author-link1 = Alan Lloyd Hodgkin | author-link2 = Bernard Katz }}</ref> và K<sup>+</sup>; Khi ion Na<sup>+</sup> đi vào bên trong tế bào, và ion K<sup>+</sup> đi ra, cứ như thế trong một chu kỳ của điện thế hoạt động cũng như đưa sự chênh lệch nồng độ của các ion về trạng thái cũ.<ref name="1z">{{Chú thích tạp chí | vauthors = Hodgkin AL, Huxley AF | title = Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo | journal = The Journal of Physiology | volume = 116 | issue = 4 | pages = 449–72 | date = April 1952 | pmid = 14946713 | pmc = 1392213 | doi = 10.1113/jphysiol.1952.sp004717 | author-link1 = Alan Lloyd Hodgkin }}</ref> Có tương đối ít ion vượt màng tế bào để cảm ứng mạnh điện thế hoạt động. Vì lẽ đó, tiến trình trao đổi những ion trong quá trình điện thế hoạt động không tạo ra những thay đổi đáng kể nào đối với nồng độ những ion nội bào và ngoại bào. Sự hiện diện của các bơm Na⁺/K⁺-ATPase (được hoạt hóa liên tục thực hiện việc duy trì điện thế nghỉ)<ref name=":2" /><sup>:397</sup> và các kênh vận chuyển ion khác (ion transporters) đóng vai trò quan trọng giúp đẩy các ion ra ngoài màng và duy trì nồng độ ion trở lại bình thường.<ref>{{Chú thích sách |veditors=Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al |title=Neuroscience |url=https://archive.org/details/neuroscience0000unse_s5p5 |edition=2 |place=Sunderland, MA |publisher=Sinauer Associates |date=2001 |chapter=Voltage-Gated Ion Channels |chapter- url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10883/ |access-date=2017-08-29 |url-status=live |archive- url=https://web.archive.org/web/20180605025823/https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10883/ |archive-date=5 June 2018 |df=dmy-all }}</ref> Các cation calci và anion chloride đặc biệt liên quan đến các dạng điện thế hoạt động khác, chẳng hạn như là điện thế hoạt động cơ tim<ref name="ReferenceA">{{Chú thích tạp chí | author = Rudy Y | year = 2008 | title = Molecular basis of cardiac action potential repolarization | journal = Annals of the New York Academy of Sciences | volume = 1123 | pages = 113–8 | doi = 10.1196/annals.1420.013 | pmid = 18375583 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Kurtenbach S, Kurtenbach S, Zoidl G | title = Gap junction modulation and its implications for heart function | journal = Frontiers in Physiology | volume = 5 | issue = | pages = 82 | date = 2014 | pmid = 24578694 | pmc = 3936571 | doi = 10.3389/fphys.2014.00082 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | doi = 10.2344/0003-3006(2006)53[53:foei]2.0.co;2 | volume=53 | title=Fundamentals of Electrocardiography Interpretation | year=2006 | journal=Anesthesia Progress | pages=53–64 | author=Becker Daniel E | issue=2 | pmid=16863387 | pmc=1614214 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Santana|first1=Luis F.|last2=Cheng|first2=Edward P.|last3=Lederer|first3=W. Jonathan|date=2010-12-01|title=How does the shape of the cardiac action potential control calcium signaling and contraction in the heart?|journal=Journal of Molecular and Cellular Cardiology|language=en|volume=49|issue=6|pages=901–  903|doi=10.1016/j.yjmcc.2010.09.005|pmc=3623268|pmid=20850450}}</ref> và điện thế hoạt động quan sát ở tảo xanh đơn bào ''Acetabularia''.<ref>{{Chú thích tạp chí | doi = 10.1016/0005-2736(76)90464-8 | volume=443 | title=Voltage dependent potassium fluxes and the significance of action potentials in Acetabularia | year=1976 | journal=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes | pages=443-450 | author= Mummert H, Gradmann D | issue=3 | pmid=963066 }}</ref><ref name="z4">{{Chú thích tạp chí | doi = 10.1007/BF01994359 | volume= 124 | title=Action potentials in Acetabularia: measurement and simulation of voltage-gated fluxes | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-membrane-biology_1991-12_124_3/page/265 | year= 1991 | journal= The Journal of Membrane Biology | pages= 265–273 | author= Mummert H, Gradmann D | issue= 3 | pmid= 1664861 }}</ref>
[[Tập tin:Action Potential.gif|thumb|upright=1.5|Khi một điện thế hoạt động (xung thần kinh) truyền xuống [[sợi trục]], có sự thay đổi phân cực điện qua [[màng tế bào|màng]] của sợi trục. Để phản hồi tín hiệu từ [[neuron]] khác, natri- (Na<sup>+</sup>) và kali- (K<sup>+</sup>){{ndash}}gated [[Voltage-gated ion channel|kênh ion]] mở và đóng khi màng đạt đến [[điện thế ngưỡng]]. Na<sup>+</sup>các kênh mở khi bắt đầu tiềm năng hoạt động và Na<sup>+</sup> di chuyển vào sợi trục, gây ra [[khử cực]]. [[Tái phân cực]] xảy ra khi K<sup>+</sup> các kênh mở và K<sup>+</sup> di chuyển ra khỏi sợi trục, tạo ra sự thay đổi phân cực điện giữa bên ngoài tế bào và bên trong. Xung động truyền xuống sợi trục chỉ theo một hướng, đến [[đầu cuối sợi trục]] nơi nó truyền tín hiệu cho các nơ-ron khác.]]
[[Tập tin:Cellmembranion.gif|nhỏ|315x315px|Điện thế hoạt động lan truyền theo một hướng khi có sự thay đổi điện thế màng.]]
Điện thế hoạt động lan truyền theo sợi trục mà không có bất kỳ sự suy giảm nào về biên độ, bởi vì tín hiệu thần kinh được tái tạo ngay tại mỗi điểm màng.<ref>{{Chú thích tạp chí | doi = 10.1016/B978-0-444-64032-1.00001-1 | volume= 160 | title=Generation and propagation of the action potential | year= 2019 | journal= Handbook of Clinical Neurology | pages= 3–22 | author= Raghavan M, Fee D, Barkhaus PE | pmid= 31277855 }}</ref> Xung động thần kinh xảy ra tại một điểm sẽ làm tăng vọt điện thế ở các điểm kế cận, tiếp tục quá trình khử cực và sản sinh một điện thế hoạt động mới ở đó. Trên thực tế, điện thế hoạt động không có lan truyền dọc theo sợi trục, mà đó chính là sự tái tạo lại điện thế hoạt động liên tục thành chuỗi đi từ điểm khởi sinh sang các điểm kế tiếp.<ref name="z1z">{{Chú thích sách |veditors=Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al |title=Neuroscience |edition=6 |place=Sunderland, MA |publisher=Sinauer Associates |date=2018 | isbn = 9781605353807 }}</ref>:<sup>55–58</sup> Đối với những nơron không có bao myelin, điện thế hoạt động lan truyền sang các vùng lân cận mà không bị trở ngại, tuy nhiên đối với các nơron có bao myelin, điện thế hoạt động thực hiện những "bước nhảy" qua các bao myelin này khi những bao này đóng vai trò như những chất cách điện, chính vì vậy làm cho quá trình dẫn truyền xung động thần kinh nhanh hơn và hiệu quả hơn.<ref name="z12">{{Chú thích tạp chí|last=Bean|first=Bruce P.|date=June 2007|title=The action potential in mammalian central neurons|journal=Nature Reviews Neuroscience|volume=8|issue=6|pages=451– 465|doi=10.1038/nrn2148|pmid=17514198|s2cid=205503852|issn=1471-0048}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |last1=Carroll |first1=SL |title=The Molecular and Morphologic Structures That Make Saltatory Conduction Possible in Peripheral Nerve. |journal=Journal of Neuropathology and Experimental Neurology |volume=76 |issue=4 |pages=255–257 |pmid=28340093|year=2017 |doi=10.1093/jnen/nlx013 |doi-access=free }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|vauthors=Keizer J, Smith GD, Ponce-Dawson S, Pearson JE|title=Saltatory propagation of Ca2+ waves by Ca2+ sparks|url=https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1998-08_75_2/page/595|journal=Biophysical Journal|volume=75|issue=2|pages=595–600|date=August 1998|pmid=9675162|pmc=1299735|doi=10.1016/S0006-3495(98)77550-2|bibcode=1998BpJ....75..595K }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|vauthors=Dawson SP, Keizer J, Pearson JE|title=Fire-diffuse-fire model of dynamics of intracellular calcium waves|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America|volume=96|issue=11|pages=6060–3|date=May 1999|pmid=10339541|pmc=26835|doi=10.1073/pnas.96.11.6060|bibcode=1999PNAS...96.6060D }}</ref> Cấu trúc sợi trục thần kinh thường có sự phân nhánh,<ref>{{Chú thích web |title=Axon Terminal |work=Medical Dictionary Online |url=http://www.online-medical-dictionary.org/definitions-a/axon-terminal.html |access-date=February 6, 2013 |archive- url=https://web.archive.org/web/20160304001903/http://www.online-medical-dictionary.org/definitions-a/axon-terminal.html |archive-date=2016-03-04 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20160304001903/http://www.online-medical-dictionary.org/definitions-a/axon-terminal.html }}</ref> và điện thế hoạt động thường lan truyền theo các nhánh đến tận các cúc tận cùng, tại đó xung động thần kinh không còn nữa, mà thay vào đó sự phóng thích các chất dẫn truyền thần kinh diễn ra ngay tại các khớp synap.<ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Llinás R, Steinberg IZ, Walton K | title = Relationship between presynaptic calcium current and postsynaptic potential in squid giant synapse | url = https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1981-03_33_3/page/323 | journal = Biophysical Journal | volume = 33 | issue = 3 | pages = 323–51 | date = March 1981 | pmid = 6261850 | pmc = 1327434 | doi = 10.1016/S0006-3495(81)84899-0 | bibcode = 1981BpJ....33..323L }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | last=Rizo | first=Josep | title=Mechanism of neurotransmitter release coming into focus | journal=Protein Science | volume=27 | issue=8 | date=2018-07-10 | issn=0961-8368 | pmid=29893445 | pmc=6153415 | doi=10.1002/pro.3445 | pages=1364–1391 | quote=Research for three decades and major recent advances have provided crucial insights into how neurotransmitters are released by Ca2+ -triggered synaptic vesicle exocytosis, leading to reconstitution of basic steps that underlie Ca2+ -dependent membrane fusion and yielding a model that assigns defined functions for central components of the release machinery. | type=Review}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Südhof TC, Rizo J | title = Synaptic vesicle exocytosis | journal = Cold Spring Harbor Perspectives in Biology | volume = 3 | issue = 12 | pages = a005637 | date = December 2011 | pmid = 22026965 | pmc = 3225952 | doi = 10.1101/cshperspect.a005637 }}</ref> Những hóa chất dẫn truyền nội sinh này gắn kết với các thụ thể ở màng tế bào sau synap.<ref>{{Chú thích sách|last1=Lodish|first1=H.|last2=Berk|first2=A.|last3=Zipursky|first3=S.L.|title=Molecular Cell Biology: Section 21.4 Neurotransmitters, Synapses, and Impulse Transmission|date=2000|publisher=W. H. Freeman|location=New York|edition=4 |url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21521/}}</ref><ref>{{Chú thích web|last1=Cherry|first1=Kendra|title=What is a Neurotransmitter?|url=http://psychology.about.com/od/nindex/g/neurotransmitter.htm|access-date=6 October 2014|archive-date=2016-03-04|archive-url=https://web.archive.org/web/20160304200131/http://psychology.about.com/od/nindex/g/neurotransmitter.htm|url-status=dead}}</ref><ref>{{Chú thích web|url=http://isyslab.info/NeuroPep/browse_organism?&name=Homo%20sapiens|title=Neuropeptide database|archive-date=23 May 2018}}</ref><ref>{{Chú thích web|url=http://www.guidetopharmacology.org/GRAC/FamilyDisplayForward?familyId=965|title=Neuropeptides. IUPHAR/BPS Guide to pharmacology|archive-date=23 May 2018}}</ref> Các thụ thể này chính là thụ thể kênh ion phối tử ''(LGIC)'' hay còn gọi là thụ thể của các chất dẫn truyền thần kinh, không như các kênh ion nằm trên màng sợi trục; về tổng thể các kênh LGIC sẽ mở ra sau khi chất dẫn truyền đã gắn vào nó, trong khi những thay đổi điện thế không tác động đáng kể lắm đến những kênh này.<ref>{{Chú thích web|url=https://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/set/161|title=Gene Family: Ligand gated ion channels|publisher=HUGO Gene Nomenclature Committee|ngày truy cập=2021-09-07|archive-date=2017-11-14|archive-url=https://web.archive.org/web/20171114202400/https://www.genenames.org/cgi-bin/genefamilies/set/161|url-status=dead}}</ref><ref>{{DorlandsDict|two/000019817|ligand-gated channel}}</ref> Các kênh liên kết thụ thể trải qua sự hoạt hóa và kích hoạt khử cực màng sau synap (trong trường hợp các kênh kích thích), hay chống lại khử cực (được biết với hiện tượng siêu phân cực, đối với các kênh ức chế). Nếu như quá trình khử cực đủ mạnh, điều này khiến cho chu kỳ điện thế hoạt động lại tiếp tục diễn ra ở màng sau synap.<ref>{{Chú thích sách |vauthors=Malenka RC, Nestler EJ, Hyman SE |veditors=Sydor A, Brown RY | title = Molecular Neuropharmacology: A Foundation for Clinical Neuroscience | year = 2009 | publisher = McGraw-Hill Medical | location = New York, USA | isbn = 9780071481274 | pages = 124–125 |edition=2 | chapter = Chapter 5: Excitatory and Inhibitory Amino Acids | quote = At membrane potentials more negative than approximately −50 mV, the Mg<sup>2+</sup> in the extracellular fluid of the brain virtually abolishes ion flux through NMDA receptor channels, even in the presence of glutamate.&nbsp;... The NMDA receptor is unique among all neurotransmitter receptors in that its activation requires the simultaneous binding of two different agonists. In addition to the binding of glutamate at the conventional agonist-binding site, the binding of glycine appears to be required for receptor activation. Because neither of these agonists alone can open this ion channel, glutamate and glycine are referred to as coagonists of the NMDA receptor. The physiologic significance of the glycine binding site is unclear because the normal extracellular concentration of glycine is believed to be saturating. However, recent evidence suggests that D-serine may be the endogenous agonist for this site.}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Wu C, Sun D | title = GABA receptors in brain development, function, and injury | journal = Metabolic Brain Disease | volume = 30 | issue = 2 | pages = 367–79 | date = April 2015 | pmid = 24820774 | pmc = 4231020 | doi = 10.1007/s11011-014-9560-1 }}</ref><ref>Takagi, Hiroshi. "Roles of Ion Channels in EPSP Integration at Neuronal Dendrites." Neuroscience Research, vol. 37, no. 3, 2000, pp. 167–171., doi:10.1016/s0168-0102(00)00120-6.
</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Meldrum|first=BS|title=Glutamate as a neurotransmitter in the brain: review of physiology and pathology.|journal=The Journal of Nutrition|date=Apr 2000|volume=130|issue=4S Suppl|pages=1007S–15S|pmid=10736372|doi=10.1093/jn/130.4.1007s|doi-access=free}}</ref>

== Hệ điện ly và cơ chế lý sinh của điện thế hoạt động ==

=== Ion và các lực thúc đẩy sự chuyển động ===
{{Bài chi tiết|Ion|Sự khuếch tán|Gradient điện hóa|Hiện tượng điện chuyển}}
[[Tập tin:HHCycle.png|trái|nhỏ|Vòng điều hòa ngược dương tính vận hành điện thế hoạt động.]]
Khái niệm điện sinh vật đã bao hàm cả điện thế tĩnh và điện thế hoạt động.<ref>{{Chú thích sách|title=Lý sinh y học|last=Phan Sỹ An|date=|publisher=Nhà xuất bản y học|year=2005|edition=|place=Quận Ba Đình, TP Hà Nội}}</ref><sup>:129–135</sup> Cơ chế sinh học lý giải cho hiện tượng điện "sống" đã được khám phá và làm sáng tỏ,<ref>{{Chú thích sách|last=Clarke, Edwin|url=https://www.worldcat.org/oclc/13456516|title=Nineteenth-century origins of neuroscientific concepts|date=1987|publisher=University of California Press|others=Jacyna, L. S.|isbn=0-520-05694- 9|location=Berkeley|oclc=13456516}}</ref><ref>{{Chú thích sách|last=Pera|first=Marcello, 1943- |url=https://www.worldcat.org/oclc/889251161|title=The ambiguous frog : the Galvani-Volta controversy on animal electricity|publisher=Princeton University Press|others=Tr. Mandelbaum, Jonathan|year=1992|isbn=978-1-4008-6249- 8|location=Princeton, New Jersey|oclc=889251161}}</ref><ref>{{Chú thích sách|last=Piccolino, Marco; Bresadola, Marco|url=https://www.worldcat.org/oclc/859536612|title=Shocking frogs : Galvani, Volta, and the electric origins of neuroscience|publisher=Oxford University Press|year=2013|isbn=978-0-19-978221-5|location=Oxford; New York|oclc=859536612}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |doi=10.1007/BF01640316 |title=Ueber den zeitlichen Verlauf der negativen Schwankung des Nervenstroms |trans-title=About the time course of the negative fluctuation of the nerve current |language=de |journal=Pflüger, Archiv für die Gesammte Physiologie des Menschen und der Thiere |volume=1 |issue=1 |pages=173–207 |year=1868 |last1=Bernstein |first1=J |s2cid=32435163 |url=https://zenodo.org/record/1682271 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |doi=10.1002/andp.18481511120 |title=Untersuchungen über thierische Elektricität |trans-title=Investigations on animal electricity |language=de |journal=Annalen der Physik und Chemie |volume=151 |issue=11 |pages=463–4 |year=1848 |last1=Du Bois- Reymond |first1=Emil |bibcode=1848AnP...151..463D |url=https://zenodo.org/record/2488437 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |doi=10.1016/0166-2236(83)90078-4 |title=The discovery of the action potential |journal=Trends in Neurosciences |volume=6 |pages=164–8 |year=1983 |last1=Schuetze |first1=Stephen M |s2cid=53175297 }}</ref> trong đó các ion là nguyên nhân chính trong việc tạo ra vô số dòng điện mang tín hiệu truyền tải thông tin qua lại giữa các cấu trúc.<ref name="z2">{{Chú thích sách|title=Foundations of Cellular Neurophysiology (Bradford Books)|last=Johnston|first=Daniel|last2=Samuel Miao-Sin Wu|date=1994|publisher=the Massachusetts Institute of Technology Press|isbn=9780262100533|edition=1 |place=Cambridge, Massachusetts}}</ref><sup>:9</sup> Sự tương tác qua lại của các cation mang điện tích dương và các anion mang điện tích âm đã quyết định nên tính chất của dòng điện. Các cation quan trọng nhất nắm giữ vai trò then chốt cho sự tồn tại của điện thế hoạt động, bao gồm có natri (Na<sup>+</sup>) và kali (K<sup>+</sup>),<ref name="z3">{{Chú thích sách |veditors= Bullock TH, Orkand R, Grinnell A |title = Introduction to Nervous Systems |url= https://archive.org/details/introductiontone0000bull |edition=1 |place= New York |publisher= W.H. Freeman & Company | date= 1977 | isbn = 0-7167-0030-1 }}</ref><sup>:140–141</sup> cả hai đều là các cation đơn hóa trị mang một điện tích dương. Điện thế hoạt động cũng đồng thời liên quan đến ion calci (Ca<sup>2+</sup>),<ref name="z3" /><sup>:153–154</sup> là cation hóa trị 2 và tương ứng mang hai điện tích dương. Đáng chú ý, anion chloride (Cl<sup>−</sup>) đóng vai trò chủ yếu tạo ra điện thế hoạt động đối với một số loại tảo,<ref name="z4" /> nhưng nhìn chung không có gây ra sự thay đổi đáng kể nào lên trên dạng điện thế hoạt động ở hầu hết các loài động vật.<ref name="z11">{{Chú thích sách |veditors= Schmidt-Nielsen K |title = Animal Physiology: Adaptation and Environment |url= https://archive.org/details/animalphysiology0005schm |edition=5 |place= Cambridge |publisher= Cambridge University Press | date= 1997 | isbn = 978-0521570985 }}</ref><sup>:483</sup>
[[Tập tin:Introduction-to-the-Action-Potential.ogg|nhỏ|273x273px|Video cơ bản giải thích cho sự khai sinh của điện thế hoạt động.]]
Dòng ion chuyển động xuyên màng tế bào chịu tác động bởi hai lực: đó chính là lực khuếch tán do gradient nồng độ chi phối và lực điện trường.<ref name="z2" /><sup>:10–13</sup> Quá trình khuếch tán cho phép các ion lưu thông theo hai chiều đi từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp.<ref>{{Chú thích web|title=5.2 Passive Transport - Biology 2e {{!}} OpenStax|url=https://openstax.org/books/biology-2e/pages/5-2-passive-transport|access-date=2020-12- 06|website=openstax.org|language=en}}</ref><ref>{{Chú thích web|date=2018-07-10|title=5.2A: The Role of Passive Transport|url=https://bio.libretexts.org/Bookshelves/Introductory_and_General_Biology/Book%3A_General_Biology_(Boundless)/5%3A_Structure_and_Function_of_Plasma_Membranes/5.2%3A_Passive_Transport/5.2A%3A_The_Role_of_Passive_Transport|access-date=2020-12-06|website=Biology LibreTexts|language=en}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Skene|first=Keith R.|date=2015|title=Life's a Gas: A Thermodynamic Theory of Biological Evolution|journal=Entropy|language=en|volume=17|issue=8|pages=5522–5548|doi=10.3390/e17085522|bibcode=2015Entrp..17.5522S|doi-access=free}}</ref> Lực điện trường cũng có sự chi phối đến các ion khi có sự phân cực màng, tức là các ion dương có xu hướng rời môi trường cũ để đến phía âm, ngược lại ion âm dịch chuyển về môi trường dương hơn.<ref>{{Chú thích sách |first=J. |last=Lyklema |title= Fundamentals of Interface and Colloid Science |volume= 2 |page=3.208 |year=1995}}</ref><ref>{{Chú thích sách |first=R.J. |last=Hunter |title=Foundations of Colloid Science |publisher=Oxford University Press |year=1989}}</ref><ref>{{Chú thích sách |first1=S.S. |last1=Dukhin |first2=B.V. |last2=Derjaguin |title=Electrokinetic Phenomena |publisher=J. Wiley and Sons |year=1974}}</ref><ref>{{Chú thích sách |first1=W.B. |last1=Russel |first2=D.A. |last2=Saville |first3=W.R. |last3=Schowalter |title=Colloidal Dispersions |url=https://archive.org/details/colloidaldispers0000russ |url-access=registration |publisher=Cambridge University Press |year=1989}}</ref><ref>{{Chú thích sách |first=H.R. |last=Kruyt |title=Colloid Science |publisher=Elsevier |volume=1, Irreversible systems |year=1952}}</ref><ref name="Dukhin">{{Chú thích sách |  last1=Dukhin | first1=A.S. | last2=Goetz | first2=P.J. <!-- | url= https://dispersion.com/books/ --> |title=Characterization of liquids, nano- and micro- particulates and porous bodies using Ultrasound | publisher= Elsevier | year=2017
|url= https://www.elsevier.com/books/characterization-of-liquids-dispersions-emulsions-and-porous-materials-using-ultrasound/dukhin/978-0-444-63908-0 |isbn= 978-0-444-63908-0}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |last=Anderson |first=J L|date=January 1989 |title=Colloid Transport by Interfacial Forces |journal=Annual Review of Fluid Mechanics |language=en |volume=21 |issue=1 |pages=61–99 |doi= 10.1146/annurev.fl.21.010189.000425 |issn=0066-4189 |bibcode=1989AnRFM..21...61A}}</ref> Theo định nghĩa, người ta xem tổng lực điện trường tại một điểm màng tế bào tương đương với giá trị điện thế ''V<sub>m</sub>'' tại điểm đó. Như thế đối với các vùng có đường kính 1&nbsp;µm và chứa duy chỉ một vài kênh ion (trong sinh lý học thần kinh, người ta dùng thuật ngữ "patch" để mô tả những vùng như vậy),<ref name="z5">{{Chú thích sách |veditors= Pollard TD, Earnshaw WC, Lippincott-Schwartz J, Johnson GT |title= Cell Biology |url= https://archive.org/details/cellbiology0000poll_s2t0_3edi |edition=3 |place= Philadelphia, PA |publisher= Elsevier |date= 2017 | isbn = 978-0-323- 34126-4 }}</ref><sup>:279</sup> dòng chảy của các hạt mang điện qua vùng này sẽ tạo ra dòng điện cho vùng đó; và tổng dòng điện được tính là tổng dòng chảy của từng ion riêng biệt. Khi sử dụng những định nghĩa liên quan đến điện thế và dòng ion, ta có thể mô hình hóa cấu trúc màng tế bào và dịch sinh vật như là mạch điện tương đương.<ref>{{Chú thích tạp chí | author = Finkelstein A, Mauro A | date = 1963 | title = Equivalent circuits as related to ionic systems | url = https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1963-05_3_3/page/215 | journal = Biophysical Journal | volume = 3 | pages = 215–37}}</ref> Cụ thể hơn, vùng "patch" có điện dung ''C'' và điện dẫn ''g'' (tính thấm chọn lọc màng); theo như định luật Ohm, cường độ dòng điện ''I'' của mỗi loại ion có liên quan đến điện thế xuyên màng qua phương trình ''I'' = g ''V<sub>m</sub>''. Tập hợp các ion với hệ số thấm nhất định, sự chuyển dời của các hạt điện tích dừng lại cũng là lúc mà điện thế đạt trạng thái cân bằng ''E''; chính dòng chảy tự nhiên của các ion sẽ làm cho giá trị điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' tiến gần đến giá trị cân bằng ''E.''<ref name="z6">{{Chú thích sách |veditors= Junge D |title= Nerve and Muscle Excitation |url= https://archive.org/details/nervemuscleexcit00jung |edition=2 |place= Sunderland, MA |publisher= Sinauer Associates |date= 1981 | isbn = 0-87893-410-3 }}</ref><sup>:279</sup> Điều này diễn ra tuân theo những điều kiện nhất định, đó chính là khi màng đạt trạng thái cân bằng nhiệt động lực học, và chỉ thấm đối với một loại ion riêng biệt.<ref name="z1z" /><ref>{{Citation|last=Johns|first=Paul|title=Chapter 6 - Electrical signalling in neurons|date=2014-01-01|url=http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B9780443103216000060|work=Clinical Neuroscience|pages=71–80|editor-last=Johns|editor-first=Paul|publisher=Churchill Livingstone|language=en|doi=10.1016/b978-0-443-10321-6.00006-0|isbn=978-0-443-10321-6|access-date=2020-12-28}}</ref><ref>{{Chú thích sách |last1=Plonsey |first1=Robert |last2=Barr |first2=Roger C. |author-link=Robert Plonsey |date=2007 |title= Bioelectricity: A Quantitative Approach |location=New York |publisher=[[Springer Publishing|Springer]] |page=57-64 |isbn=978-0-387-48864-6}}</ref><sup>:41</sup>

=== Màng tế bào ===
[[Tập tin:CellMembraneDrawing.jpg|trái|nhỏ|301x301px|Hình minh họa cấu trúc 3 chiều màng tế bào. Màng sẽ ngăn chặn sự khuếch tán của các hạt mang điện qua màng do tính kỵ nước, hình thành sự chênh lệch điện thế (hiệu điện thế) xuyên màng.]]
Màng tế bào đóng vai trò như là tụ điện, và kiến trúc của nó sẽ quyết định sự biến đổi cực nhanh của điện thế màng đáp ứng với những thay đổi trong sự phân bố các ion ở hai bên màng. Lớp màng bao quanh tế bào gần như không thấm đối với tất cả mọi loại ion,<ref>{{Chú thích sách | author= Lieb WR, Stein WD | date = 1986 | chapter = Chapter 2. Simple Diffusion across the Membrane Barrier | title = Transport and Diffusion across Cell Membranes | publisher = Academic Press | location = San Diego | isbn = 0-12-664661-9 | pages = 69–112}}</ref> vì vậy tế bào phải có cơ chế tiến hóa để vận chuyển ion xuyên màng. Hệ tiến hóa này bao gồm hai cơ chế: cơ chế vận chuyển thụ động với sự hiện diện của các lỗ thủng (tức các kênh), thứ hai là cơ chế vận chuyển chủ động với các bơm ion sử dụng nguồn năng lượng adenosine triphosphate ''(ATP)'' để hoạt động, cơ chế thứ hai này không tuân theo ''định luật khuếch tán Fick thứ nhất'' và ''nguyên lý thứ hai của nhiệt động lực học''.<ref name="z2" /><sup>:9–10</sup><ref>{{Chú thích sách |last1=Atkins |first1=Peter |last2=de Paula |first2=Julio |year=2006 |title=Physical Chemistry for the Life Science |url=https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Kinetics/Diffusion#Fick.E2.80.99s_First_Law_of_Diffusion }}</ref><ref>{{Chú thích sách |last=Conlisk |first=A. Terrence |year=2013 |title=Essentials of Micro- and Nanofluidics: With Applications to the Biological and Chemical Sciences |url=https://books.google.com/books?id=-fWeXMwX1x8C |publisher=Cambridge University Press |page=43|isbn=9780521881685 }}</ref><ref>{{Chú thích sách |veditors= Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L |title= Biochemistry, Fifth Edition: International Version |edition=5 |place= New York, NY, United States |publisher= W. H. Freeman and Company |date= 2002 | isbn = 9780716746843 }}</ref><sup>:528</sup> Các bơm ion được vận hành một cách liên tục không gián đoạn miễn là các ion vẫn còn (và cả ATP). Ngược lại, những kênh ion mở hay đóng tùy thuộc vào tín hiệu đến từ môi trường ngoài. Hai cơ chế này có vai trò hỗ trợ lẫn nhau; các bơm ion thực hiện việc tạo ra sự chênh lệch về nồng độ ion xuyên màng, trong khi các kênh ion mang nhiệm vụ dẫn truyền tín hiệu điện. Có thể ví dụ rằng, các bơm ion đóng vai trò như bộ ắc quy thông qua đó cho phép mạch điện vô tuyến (là các kênh ion) truyền đi các tín hiệu.<ref name="z1z" /><sup>:42</sup>

{{Clear}}

=== Các kênh ion ===
{{Bài chi tiết|Kênh ion|Vận chuyển thụ động}}
[[Tập tin:Action potential ion sizes.svg|trái|nhỏ|255x255px|Mặc dù có sự khác nhau nhỏ về bán kính, nhưng các ion hiếm khi đi "lạc" kênh. Chẳng hạn, các ion natri và calci ít vượt kênh kali.]]
Các kênh ion có bản chất là các protein xuyên màng ''(integral membrane proteins)'' mà qua đó ion mới có thể đi qua màng được. Hầu hết các kênh chỉ đặc hiệu cho mỗi loại ion nhất định; trong khi đó trường hợp một kênh ion cho qua nhiều loại ion rất hiếm.<ref>{{Chú thích sách | vauthors = Eisenman G | date = 1961 | chapter = On the elementary atomic origin of equilibrium ionic specificity | title = Symposium on Membrane Transport and Metabolism | editor = A Kleinzeller | editor2= A Kotyk | publisher = Academic Press | location = New York | pages = 163&ndash;79}}<br />* {{Chú thích sách | author = Eisenman G | date = 1965 | chapter = Some elementary factors involved in specific ion permeation | title = Proc. 23rd Int. Congr. Physiol. Sci., Tokyo | publisher = Excerta Med. Found. | location = Amsterdam | pages = 489&ndash;506}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = Diamond JM, Wright EM | date = 1969 | title = Biological membranes: the physical basis of ion and nonekectrolyte selectivity | journal = Annual Review of Physiology | volume = 31 | pages = 581&ndash;646}}</ref> Chẳng hạn như, dù rằng ion kali và natri có cùng điện tích và chỉ hơi sai khác về bán kính, các kênh kali cho phép ion K<sup>+</sup> đi qua rất dễ dàng, ngược lại số lượng ion Na<sup>+</sup> vượt qua rất ít ỏi. Tại vị trí những lỗ thủng nơi mà các ion băng qua, nơi đó quá nhỏ khiến cho các ion phải đi một mình và theo hàng một.<ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Doyle DA, Morais Cabral J, Pfuetzner RA, Kuo A, Gulbis JM, Cohen SL, ''et al.'' | date = 1998 | title = The structure of the potassium channel, molecular basis of K<sup>+</sup> conduction and selectivity | journal = Science | volume = 280 | pages = 69&ndash;77}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = Zhou Y, Morias-Cabrak JH, Kaufman A, MacKinnon R | date = 2001 | title = Chemistry of ion coordination and hydration revealed by a K<sup>+</sup>-Fab complex at 2.0 A resolution | journal = Nature | volume = 414 | pages = 43&ndash;48}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = Jiang Y, Lee A, Chen J, Ruta V, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R | date = 2003 | title = X-ray structure of a voltage-dependent K<sup>+</sup> channel | journal = Nature | volume = 423 | pages = 33&ndash;41}}</ref> Các kênh hoặc ở trạng thái mở hoàn toàn, hoặc là ở trạng thái đóng hoàn toàn. Khi kênh đã mở ra, dòng ion tuân theo cơ chế thụ động, tức là, với tốc độ vận chuyển được xác định bởi điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' và sự chênh lệch nồng độ giữa hai phía màng.<ref name="z6" /><sup>:33–37</sup> Dấu hiệu cho thấy một điện thế hoạt động đã hình thành chính là nhiều kênh ion khác nhau được mở và đóng tại các thời điểm khác nhau.<ref name="z3" /><sup>:132</sup>
[[Tập tin:Potassium channel1.png|nhỏ|Hình ảnh minh họa một kênh kali trong đó cấu trúc nguyên tử hiện rõ, ion kali màu tím ở trung tâm và khi kênh đóng lại, dòng lưu thông của ion tương ứng bị chặn lại.]]
Một kênh có thể có nhiều trạng thái khác nhau (tương ứng với sự khác nhau về cấu hình không gian protein), nhưng mỗi trạng thái như vậy có thể mở hoặc đóng. Nhìn chung, trạng thái đóng là trạng thái trong đó các lỗ có hiện tượng co lại—làm cho các ion không thể vượt qua được—hoặc là những phần độc lập cấu thành protein sẽ thắt lỗ lại. Chẳng hạn, kênh natri phụ thuộc điện thế khi trải qua sự bất hoạt, một phần cấu trúc nhỏ trong phân tử protein dao động và tiến hành "phong ấn" lỗ thủng thông thương dòng chảy ion đi vào và đi ra đó.<ref>{{Chú thích tạp chí |vauthors=Cai SQ, Li W, Sesti F |title=Multiple modes of a-type potassium current regulation |journal=Curr. Pharm. Des. |volume=13 |issue=31 |pages=3178–84 |year=2007 |pmid=18045167 |doi=10.2174/138161207782341286}}</ref> Sự bất hoạt này sẽ ngừng lại dòng chảy của ion natri và đồng thời đóng vai trò then chốt trong quá trình điện thế hoạt động.<ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Armstrong CM | title = Sodium channels and gating currents | url = https://archive.org/details/sim_physiological-reviews_1981-07_61_3/page/644 | journal = Physiological Reviews | volume = 61 | issue = 3 | pages = 644–83 | date = July 1981 | pmid = 6265962 | doi = 10.1152/physrev.1981.61.3.644 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Vassilev P, Scheuer T, Catterall WA | title = Inhibition of inactivation of single sodium channels by a site-directed antibody | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 86 | issue = 20 | pages = 8147–51 | date = October 1989 | pmid = 2554301 | doi=10.1073/pnas.86.20.8147 | pmc=298232| bibcode = 1989PNAS...86.8147V | doi-access = free }}</ref><ref>{{citejournal | vauthors = Bénitah JP, Chen Z, Balser JR, Tomaselli GF, Marbán E | title = Molecular dynamics of the sodium channel pore vary with gating: interactions between P-segment motions and inactivation | journal = The Journal of Neuroscience | volume = 19 | issue = 5 | pages = 1577–85 | date = March 1999 | pmid = 10024345 | pmc = 6782169 | doi = 10.1523/JNEUROSCI.19-05-01577.1999 }}</ref>

Các kênh ion có thể được phân loại theo cách chúng đáp ứng với môi trường.<ref name="3z">{{Chú thích sách | author = Goldin AL | year = 2007 | chapter = Neuronal Channels and Receptors | title = Molecular Neurology | editor = Waxman SG | publisher = Elsevier Academic Press | location = Burlington, MA | isbn = 978-0-12-369509-3 | pages = 43–58}}</ref> Ví dụ cụ thể, các kênh ion có liên quan đến điện thế hoạt động là các kênh nhạy cảm với điện thế; và kênh sẽ mở và đóng phù hợp với sự thay đổi về điện thế xuyên màng. Các kênh ion phối tử cũng là kênh quan trọng; những kênh ion này sẽ mở ra và đóng lại phụ thuộc vào sự hiện diện của phối tử, chẳng hạn như các chất dẫn truyền thần kinh. Trong khi đối với những kênh ion khác—vị trí tại những nơron cảm giác—thì việc mở và đóng phụ thuộc vào nhiều kích thích khác, như ánh sáng, nhiệt độ hay áp suất.<ref>[http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/bichaw/2006/45/i51/abs/bi0618058.html "Engineering Light-Gated Ion Channels"] — ''Biochemistry'', '''45''' (51), 15129 -15141, 2006</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Govorunova|first1=Elena G.|last2=Sineshchekov|first2=Oleg A.|last3=Janz|first3=Roger|last4=Liu|first4=Xiaoqin|last5=Spudich|first5=John L.|date=2015-08-07|title=Natural light-gated anion channels: A family of microbial rhodopsins for advanced optogenetics|journal=Science|volume=349|issue=6248|pages=647–650|doi=10.1126/science.aaa7484|issn=0036-8075|pmid=26113638|pmc=4764398}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Nagel|first1=Georg|last2=Brauner|first2=Martin|last3=Liewald|first3=Jana F.|last4=Adeishvili|first4=Nona|last5=Bamberg|first5=Ernst|last6=Gottschalk|first6=Alexander|title=Light Activation of Channelrhodopsin-2 in Excitable Cells of Caenorhabditis elegans Triggers Rapid Behavioral Responses|journal=Current Biology|volume=15|issue=24|pages=2279–2284|doi=10.1016/j.cub.2005.11.032|pmid=16360690|year=2005|doi-access=free}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Nagel|first1=Georg|last2=Szellas|first2=Tanjef|last3=Huhn|first3=Wolfram|last4=Kateriya|first4=Suneel|last5=Adeishvili|first5=Nona|last6=Berthold|first6=Peter|last7=Ollig|first7=Doris|last8=Hegemann|first8=Peter|last9=Bamberg|first9=Ernst|date=2003-11-25|title=Channelrhodopsin-2, a directly light-gated cation-selective membrane channel|journal=Proceedings of the National Academy of Sciences|volume=100|issue=24|pages=13940–13945|doi=10.1073/pnas.1936192100|issn=0027-8424|pmid=14615590|pmc=283525|doi-access=free}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |vauthors=Sukharev SI, Martinac B, Arshavsky VY, Kung C | title = Two types of mechanosensitive channels in the Escherichia coli cell envelope: solubilization and functional reconstitution |url=https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1993-07_65_1/page/177 | journal = Biophys. J. | volume = 65 | issue = 1 | pages = 177–83 |date=July 1993 | pmid = 7690260 | pmc = 1225713 | doi = 10.1016/S0006-3495(93)81044-0 | bibcode = 1993BpJ....65..177S }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |vauthors=Haswell ES, Phillips R, Rees DC | title = Mechanosensitive channels: what can they do and how do they do it? | journal = Structure | volume = 19 | issue = 10 | pages = 1356–69 |date=October 2011 | pmid = 22000509 | pmc = 3203646 | doi = 10.1016/j.str.2011.09.005 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |vauthors=Patel A, Sharif-Naeini R, Folgering JR, Bichet D, Duprat F, Honoré E | title = Canonical TRP channels and mechanotransduction: from physiology to disease states | journal = Pflügers Arch. | volume = 460 | issue = 3 | pages = 571–81 |date=August 2010 | pmid = 20490539 | doi = 10.1007/s00424-010-0847-8 | s2cid = 22542282 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|vauthors=Yin J, Kuebler WM | title=Mechanotransduction by TRP channels: general concepts and specific role in the vasculature | journal=Cell Biochem Biophys | year= 2010 | volume= 56 | issue= 1 | pages= 1–18 | pmid=19842065 | doi=10.1007/s12013-009-9067-2 | s2cid=12154460 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | author = Martinac B | title = Bacterial mechanosensitive channels as a paradigm for mechanosensory transduction | journal = Cell. Physiol. Biochem. | volume = 28 | issue = 6 | pages = 1051–60 | year = 2011 | pmid = 22178995 | doi = 10.1159/000335842 | doi-access = free }}</ref>

=== Bơm ion ===
{{Bài chi tiết|Các kênh vận chuyển ion|Vận chuyển chủ động}}
[[Tập tin:Sodium-potassium pump.svg|nhỏ|275x275px|Cấu trúc bơm Na⁺/K⁺-ATPase xuyên màng tế bào.]]
Dòng chảy của các ion tức các hạt mang điện sẽ xác định nên sự khác biệt về nồng độ các ion ở hai bên màng, cũng như quyết định sự diễn ra của chu kỳ điện thế hoạt động. Chính các kênh vận chuyển ion thiết lập sự khác biệt này, chúng là những protein xuyên màng và thực hiện cơ chế vận chuyển chủ động, sử dụng nguồn năng lượng tế bào (ATP) để bơm ion chống lại gradient nồng độ.<ref name="z8">{{Chú thích tạp chí | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Richard Keynes|Keynes RD]] | date = 1955 | title = Active transport of cations in giant axons from ''Sepia'' and ''Loligo'' | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1955_128/page/28 | journal = J. Physiol. | volume = 128 | pages = 28–60}}</ref> Như thế những bơm ion sẽ lấy đi các ion từ phía màng bất kỳ (làm giảm nồng độ các ion ở đó) và giải phóng cho phía còn lại (làm tăng nồng độ các ion ở đó). Loại bơm ion mà vai trò của nó hết sức mật thiết với điện thế hoạt động đó chính là bơm Na⁺/K⁺-ATPase (còn gọi là bơm Na–K),<ref>[http://www.buzzle.com/articles/active-transport-process.html Active Transport Process] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20120120234037/http://www.buzzle.com/articles/active-transport-process.html |date=2012-01-20 }}. Buzzle.com (2010-05-14). Retrieved on 2011-12-05.</ref><ref name="ncbi.nlm.nih.gov">Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman; 2000. Section 15.6, [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21687/ Cotransport by Symporters and Antiporters].</ref><ref>Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology. 4th edition. New York: W. H. Freeman; 2000. Chapter 15, [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21525/ Transport across Cell Membranes].</ref><ref>[http://www.biologycorner.com/bio1/active.html Active Transport] {{webarchive |url=https://web.archive.org/web/20110824003030/http://www.biologycorner.com/bio1/active.html |date=August 24, 2011 }}. Biologycorner.com. Retrieved on 2011-12-05.</ref> vận chuyển ba ion Na<sup>+</sup> ra ngoài màng và đưa hai ion K<sup>+</sup> vào trong.<ref name="z9">{{Chú thích tạp chí | author = Caldwell PC, [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Richard Keynes|Keynes RD]], Shaw TI | date = 1960 | title = The effects of injecting energy-rich phosphate compounds on the active transport of ions in the giant axons of ''Loligo'' | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_1960-07_152_3/page/561 | journal = J. Physiol. | volume = 152 | pages = 561–90}}</ref><ref>{{Chú thích sách|title=Tenth Edition, Campbell's Biology|last1=Reese|first1=Jane B.|last2=Urry|first2=Lisa A.|last3=Cain|first3=Michael L.|last4=Wasserman|first4=Steven A.|last5=Minorsky|first5=Peter V.|last6=Jackson|first6=Robert B.|publisher=Pearson Education Inc.|year=2014|isbn=978-0-321-77565-8|location=United States|pages=135|edition=Tenth}}</ref> Do đó, nồng độ ion K<sup>+</sup> bên trong tế bào nơron cao gấp 20 lần so với bên ngoài, trong khi đó nồng độ ion Na<sup>+</sup> bên ngoài màng lại cao gấp 9 lần so với bên trong.<ref>{{Chú thích tạp chí | author = Steinbach HB, Spiegelman S | date = 1943 | title = The sodium and potassium balance in squid nerve axoplasm | journal = J. Cell. Comp. Physiol. | volume = 22 | pages = 187–96}}</ref><ref name="z10">{{Chú thích tạp chí | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]] | date = 1951 | title = The ionic basis of electrical activity in nerve and muscle | journal = Biol. Rev. | volume = 26 | pages = 339–409}}</ref> Tương tự, các ion khác cũng có sự khác nhau về nồng độ phân bổ phía trong và ngoài màng, chẳng hạn như calci, chloride và magnesi.<ref name="z10" />
[[Tập tin:NaK Ion Channel.gif|nhỏ|Ảnh động cho thấy quá trình hoạt động của bơm Na⁺/K⁺-ATPase, đưa ba Na<sup>+</sup> ra ngoài màng và mang hai K<sup>+</sup> vào trong màng, với sự hỗ trợ của phân tử ATP. Điều này khiến cho điện thế ngoài màng có giá trị dương, và điện thế bên trong màng có giá trị âm.]]
Các bơm ion ảnh hưởng đến quá trình điện thế hoạt động chỉ khi chúng tổ chức lại tỷ lệ ion tương đối giữa trong và ngoài màng tế bào. Điện thế hoạt động chủ yếu xảy ra phụ thuộc vào sự mở và đóng của các kênh ion, không phải hoạt động của các bơm ion. Nếu như các bơm ion không vận hành được do sự thiếu hụt nguồn năng lượng cung cấp, hoặc là đưa vào chất ức chế ouabain, màng sợi trục vẫn có thể "bắn" từ 100,000 đến 1,000,000 điện thế hoạt động trước khi biên độ bắt đầu có sự suy giảm đáng kể.<ref name="z8" /> Hơn nữa, các bơm ion không đóng vai trò quan trọng nào trong giai đoạn tăng tái phân cực màng ''(repolarization)'' sau khi diễn ra điện thế hoạt động.<ref name="z3" /><sup>:140–141</sup><ref name="z6" /><sup>:33–35</sup>

{{Clear}}

=== Điện thế nghỉ ===
{{Bài chi tiết|Điện thế nghỉ|Điện thế màng|Điện thế nghịch đảo}}

Mỗi loại ion đều có một giá trị điện thế nghịch đảo ''E''—cũng được gọi là ''điện thế cân bằng''—khi mà chuyển động vào và ra khỏi màng đã hoàn toàn dừng lại; lực điện trường do các ion tạo ra sẽ chống lại lực thúc đẩy bởi sự chênh lệch nồng độ xuyên màng (tức gradient nồng độ). Qua phương trình Nernst ta có thể tính được giá trị điện thế cân bằng:<ref name="z1z" /><sup>:41</sup><ref name="z3" /><sup>:133–134</sup><ref name="z11" /><sup>:478–480, 596–597</sup><ref name="z6" /><sup>:33–35</sup><ref>{{Chú thích tạp chí | author = [[Julius Bernstein|Bernstein J]] | date = 1902 | title = Untersuchungen zur Thermodynamik der bioelektrischen Ströme | journal = Pflüger's Arch. Ges. Physiol. | volume = 92 | pages = 521&ndash;562}}<br />* {{Chú thích sách | author = [[Julius Bernstein|Bernstein J]] | date = 1912 | title = Elektrobiologie | publisher = Vieweg und Sohn | location = Braunschweig}}</ref>

:<math>
E = \frac{RT}{nF} \ln \frac{\left[\mathrm{outside\ ion\ concentration}\right]}{\left[\mathrm{inside\ ion\ concentration}\right]}.
</math>

Trong phương trình này, ''n'' là hóa trị của chính ion đó (chẳng hạn, đối với K<sup>+</sup> là +1, Ca<sup>2+</sup> là +2, Cl<sup>−</sup> là −1), ''T'' là nhiệt độ tuyệt đối K, ''R'' là hằng số khí lý tưởng, ''F'' là hằng số Faraday, cũng được xem là điện tích của 1&nbsp;mol electron. Các số liệu tính ra được chỉ mang tính minh họa, phù hợp với mức sinh lý của cơ thể, giá trị điện thế cân bằng kali ''E''<sub>K</sub> là −75 mV, trong khi giá trị điện thế cân bằng của natri ''E''<sub>Na</sub> là +55mV. Vì sự khác biệt này, điện năng sẽ không được tạo thành khi tổng cường độ dòng chảy các ion natri và kali bằng không, điều này cũng có nghĩa rằng là màng tế bào phải có tính thấm riêng biệt đối với các ion để tạo ra được một hiệu điện thế xuyên màng.

Tuy nhiên, giá trị điện thế màng ''E<sub>m</sub>'' được tạo ra khi sự chuyển động của tất cả các ion xuyên màng bằng không; các cơ chế chính xác của việc tạo ra điện thế tĩnh này đã được mô hình hóa qua phương trình Goldman dưới đây:<ref name="z1z" /><sup>:43</sup><ref name="z3" /><sup>:138–140</sup><ref name="z11" /><sup>:480</sup><ref name="z6" /><sup>:35–37</sup><ref name="z14">{{Chú thích tạp chí | author = Goldman DE | date = 1943 | title = Potential, impedance and rectification in membranes | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-general-physiology_1943-09-20_27_1_0/page/n37 | journal = J. Gen. Physiol. | volume = 27 | pages = 37&ndash;60}}</ref>

:<math>
E_{m} = \frac{RT}{F} \ln{ \left( \frac{ P_{\mathrm{K}}[\mathrm{K}^{+}]_\mathrm{out} + P_{\mathrm{Na}}[\mathrm{Na}^{+}]_\mathrm{out} + P_{\mathrm{Cl}^{-}}[\mathrm{Cl}^{-}]_\mathrm{in}}{ P_{\mathrm{K}}[\mathrm{K}^{+}]_\mathrm{in} + P_{\mathrm{Na}}[\mathrm{Na}^{+}]_\mathrm{in} + P_{\mathrm{Cl}}[\mathrm{Cl}^{-}]_\mathrm{out}} \right) }
</math>

Trong đó ba ion đơn hóa trị kali (K<sup>+</sup>), natri (Na<sup>+</sup>), và chloride (Cl<sup>−</sup>) có vai trò cực kỳ quan trọng đối với điện thế hoạt động. Vì là anion, nên nồng độ chloride nội bào sẽ là tử thức, và nồng độ chloride ngoại bào sẽ là mẫu thức, ngược lại so với cation. Nếu ion calci cũng được xét đến, công thức tính ra giá trị điện thế cân bằng sẽ phức tạp hơn nhiều.<ref>{{Chú thích tạp chí | author = Spangler SG | date = 1972 | title = Expansion of the constant field equation  to include both divalent and monovalent ions | journal = Ala J Med Sci | volume = 9 | pages = 218–23|pmid=5045041 }}</ref>
[[Tập tin:Potentiel-repos-mbne.jpg|trái|nhỏ|320x320px|Điện thế màng có khuynh hướng nghiêng về giá trị điện thế cân bằng ''E<sub>K</sub>''. Điều này có được là do tính thấm chọn lọc của màng đối với K<sup>+</sup> vượt trội hơn so với Na<sup>+</sup>. Thêm đó là sự hiện diện của bơm Na⁺/K⁺-ATPase đưa ba Na<sup>+</sup> ra ngoài và mang hai K<sup>+</sup> vào trong màng, làm phía trong màng âm hơn so với phía ngoài màng.]]
Điện thế màng ''V<sub>m</sub>''  không cần thiết phải bằng giá trị cân bằng ''E<sub>m</sub>''. Tuy nhiên, vì ''V<sub>m</sub>'' có thể biến đổi nhanh chóng khi chỉ có vài ion vượt màng và làm thay đổi trật tự phân cực màng, giá trị ''V<sub>m</sub>''  có thể tiến gần sát giá trị ''E<sub>m</sub>''. Trong quá trình điện thế hoạt động, sự thay đổi về biên độ điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' có thể xấp xỉ khoảng 100 mV, trong khi đó bên trong sợi trục nồng độ ion thay đổi chỉ cỡ 1 phần 10 triệu;<ref name="z3" /><sup>:135–136</sup> chính vì thế, khi vô số các điện thế hoạt động đã được phóng ra với số lượng từ 100,000 đến 1,000,000 xung, chu kỳ của các điện thế hoạt động này phải diễn ra cực nhanh trước khi các bơm ion được hoạt hóa nhằm đưa tỷ lệ về nồng độ ion phân bố ở hai bên màng trở lại mức tiêu chuẩn bình thường.<ref name="z8" />

Điện thế cân bằng ''E<sub>m</sub>'' dưới ngưỡng bình thường, với điều kiện không có các kích thích được gọi là điện thế nghỉ ''V''<sub>nghỉ</sub>, với giá trị điển hình khoảng −70 mV.<ref name="z3" /><sup>:131</sup> Tính thấm của màng đối với ion kali vượt trội hơn so với các ion khác; và điều này cũng nhất quán với phương trình Goldman, khi giá trị điện thế nghỉ gần bằng giá trị điện thế cân bằng kali ''E''<sub>K</sub>.<ref name="z3" /><sup>:134</sup><ref name="z11" /><sup>:478–480</sup><ref name="z7" /> Tuy nhiên, trong giai đoạn giữa của chu kỳ điện thế hoạt động, tính thấm của ion natri áp đảo hơn, khiến cho giá trị ''E<sub>m</sub>'' tăng lên đến +45 mV, tiến gần đến giá trị điện thế cân bằng của natri ''E''<sub>Na</sub>.<ref name="z3" /><sup>:135</sup><ref name="z11" /><sup>:480–481</sup><ref name="z7" />

{{Clear}}

=== Giải phẫu học nơron thần kinh ===
Nhiều tế bào khác nhau ngoài tế bào thần kinh cũng có thể thực hiện quá trình điện thế hoạt động, chẳng hạn như tế bào thực vật, tế bào cơ, và những tế bào chuyên biệt cấu tạo nên trái tim (tại đó diễn ra điện thế hoạt động cơ tim).<ref name="ReferenceA"/> Tuy nhiên, tế bào dễ bị kích thích chính và chủ yếu đó chính là nơron, được xem là tế bào có cơ chế tạo ra điện thế hoạt động đơn giản nhất.
[[Tập tin:Anatomy of a Neuron with Synapse.png|trái|nhỏ|348x348px|Hình thể hiện cấu trúc chính xác của một nơron tháp, là nơron kích thích chủ yếu hiện diện trong vỏ não, với các kết nối synap được tạo thành từ tận cùng sợi trục với đuôi gai trên sợi nhánh.]]
Hầu hết các nơron thần kinh đều có sự phân nhánh tỏa ra từ thân tế bào ''(neurites)'',<ref name="z3" /><sup>:11</sup><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Flynn|first=Kevin C|date=2013-01-01|title=The cytoskeleton and neurite initiation|pmc=4201609|journal=Bioarchitecture|volume=3|issue=4|pages=86–109|doi=10.4161/bioa.26259|issn=1949-0992|pmid=24002528}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Valtorta|first1=F.|last2=Leoni|first2=C.|date=1999-02-28|title=Molecular mechanisms of neurite extension|journal=Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences|volume=354|issue=1381|pages=387–394|doi=10.1098/rstb.1999.0391|issn=0962-8436|pmc=1692490|pmid=10212488}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Niclou|first1=Simone P.|last2=Franssen|first2=Elske H. P.|last3=Ehlert|first3=Erich M. E.|last4=Taniguchi|first4=Masahiko|last5=Verhaagen|first5=Joost|date=2003-12-01|title=Meningeal cell-derived semaphorin 3A inhibits neurite outgrowth|journal=Molecular and Cellular Neurosciences|volume=24|issue=4|pages=902–912|issn=1044-7431|pmid=14697657|doi=10.1016/s1044-7431(03)00243-4|s2cid=12637023}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Luo|first1=Y.|last2=Raible|first2=D.|last3=Raper|first3=J. A.|date=1993-10-22|title=Collapsin: a protein in brain that induces the collapse and paralysis of neuronal growth cones|journal=Cell|volume=75|issue=2|pages=217–227|issn=0092-8674|pmid=8402908|doi=10.1016/0092-8674(93)80064-l|s2cid=46120825}}</ref> được chia làm hai loại đó là sợi nhánh ''(dendrites)'' và sợi trục ''(axon)''. Đa số các nơron chỉ có một sợi trục, nhưng có rất nhiều sợi nhánh;<ref name="z3" /><sup>:14</sup> tại vị trí bắt đầu của sợi trục có một mỏm lồi hình nón được gọi là tiểu đồi sợi trục ''(axon hillock)''.<ref name="z3" /><sup>:19, 25</sup><ref name="gp">{{Chú thích sách|last=GSTS. BS. Trịnh Văn Minh|first=|title=Giải phẫu người (Tập 3: Hệ thần kinh - Hệ nội tiết)|edition=|publisher=Nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam|year=2017|isbn=978-604-0-04586-7||ref={{harvid|Trịnh Văn Minh|2017}}|location=|pages=}}</ref><sup>:22</sup> Tiểu đồi sợi trục là vùng khởi động ''(trigger zone)'' trong đó điện thế hoạt động luôn luôn xuất phát từ vùng này, và lan truyền dọc theo sợi trục; rất hiếm trường hợp điện thế hoạt động xảy ra tại sợi nhánh.<ref name="z3" /><sup>:11</sup> Một sợi trục điển hình chia tiếp thành nhiều nhánh nhỏ giống như cây phân nhánh; và kết thúc tận cùng tại những cúc tận cùng ''(synaptic knobs).'' Những cúc tận cùng này chính là nơi mà kết cấu synap hình thành với cấu trúc sợi nhánh từ các tế bào thần kinh kế cận khác (hay những tế bào có thể kích thích khác); thông qua đó cho phép quá trình truyền tin giữa các tế bào diễn ra dưới dạng các xung động thần kinh.<ref name="z3" /><sup>:29–49</sup><ref>{{Chú thích sách|last1=Foster|first1=M.|last2=Sherrington|first2=C.S.|title=Textbook of Physiology, volume 3|date=1897|publisher=Macmillan|location=London|page=929|edition=7 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |last1=Perea |first1=G. |last2=Navarrete |first2=M. |last3=Araque |first3=A. |date=August 2009 |title=Tripartite synapses: astrocytes process and control synaptic information |journal=[[Trends (journals)|Trends in Neurosciences]] |volume=32 |issue=8 |pages=421–431 |location=Cambridge, MA |publisher=[[Cell Press]] |pmid=19615761 |doi=10.1016/j.tins.2009.05.001 |s2cid=16355401 }}</ref><ref>{{Chú thích sách |last1=Schacter |first1=Daniel L. |author-link1=Daniel Schacter |last2=Gilbert |first2=Daniel T. |author-link2=Daniel Gilbert (psychologist) |last3=Wegner |first3=Daniel M. |author-link3=Daniel Wegner |title=Psychology |url=https://archive.org/details/psychology0000scha |url-access=registration |edition=2 |year=2011 |publisher=Worth Publishers |location=New York |page=[https://archive.org/details/psychology0000scha/page/80 80] |isbn=978-1-4292-3719-2 |oclc=696604625 |lccn=2010940234}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Palay|first=Sanford|title=Synapses in the central nervous system|journal=J Biophys Biochem Cytol|volume=2|issue=4|pages=193–202|doi=10.1083/jcb.2.4.193|pmc=2229686|pmid=13357542|year=1956}}</ref><ref>{{Chú thích sách |last1=Elias |first1=Lorin J. |last2=Saucier |first2=Deborah M. |title=Neuropsychology: Clinical and Experimental Foundations |url=https://archive.org/details/neuropsychologyc0000elia |year=2006 |publisher=[[Pearson Education|Pearson/Allyn & Bacon]] |location=Boston |isbn=978-0-20534361-4 |oclc=61131869 |lccn=2005051341}}</ref>

Đối với một số loài động vật (và hầu hết các loài động vật có xương sống), trên sợi trục có những phân đoạn được bao bọc bởi loại vỏ gồm nhiều lớp lipid và protein gọi là bao myelin,<ref name="z3" /><sup>:58–61</sup> do các tế bào thần kinh đệm sinh ra, có chức năng làm tăng tốc độ dẫn truyền xung điện thần kinh dọc theo sợi trục.<ref name="z3" /><sup>:157–164</sup><ref name="z12" /><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=Stadelmann|first1=Christine|last2=Timmler|first2=Sebastian|last3=Barrantes-Freer|first3=Alonso|last4=Simons|first4=Mikael|date=2019-07-01|title=Myelin in the Central Nervous System: Structure, Function, and Pathology|journal=Physiological Reviews|volume=99|issue=3|pages=1381–1431|doi=10.1152/physrev.00031.2018|issn=1522-1210|pmid=31066630|doi-access=free}}</ref> Đối với hệ thần kinh ngoại biên, các tế bào Schwann đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các bao myelin bằng cách quấn xoắn ốc nhiều lần quanh sợi trục, tạo lớp lipid dày ngăn chặn sự xâm nhập và thoát của các ion trong phạm vi sợi trục. Trong đó, nhiều lớp màng tế bào (khoảng 100 lớp) bọc quanh sợi trục hình thành nên bao myelin, và phần tế bào chất và nhân tế bào Schwann bị đẩy ra ở lớp ngoài cùng. Dòng chảy ion đi vào và đi ra sợi trục chỉ có thể diễn ra được tại khoảng trống giữa vỏ myelin được gọi là eo Ranvier.<ref name="z3" /><ref>{{Chú thích web|title=Node of Ranvier| url=http://www.dictionary.com/browse/node-of-ranvier|publisher=[[Dictionary.com]]}}</ref><sup>:58–61</sup><ref>{{Chú thích tạp chí | author = gxnSalzer J. L. | year = 1997 | title = Clustering sodium channels at the node of Ranvier: close encounters of the axon-glia kind | url = http://www.neuron.org/cgi/content/abstract/18/6/843 | journal = [[Neuron (journal)|Neuron]] | volume = 18 | issue = 6 | pages = 843–846 | doi = 10.1016/S0896-6273(00)80323-2 | pmid = 9208851 | s2cid = 6743084 | access-date = 2007-12-07 | archive-url = https://web.archive.org/web/20071218092040/http://www.neuron.org/cgi/content/abstract/18/6/843 | archive-date = 2007-12-18 | url-status = dead | doi-access = free }}</ref> Chính vì thế, điện thế hoạt động sẽ "nhảy vọt" từ eo Ranvier này đến eo Ranvier kế cận; đối với những sợi trục mà không có sự myelin hóa, điện thế hoạt động lan truyền theo sợi trục một cách liên tục mà không có sự gián đoạn nào.<ref name="z13">{{Chú thích sách | author = Stevens CF | date = 1966 | title = Neurophysiology: A Primer | publisher = John Wiley and Sons | location = New York}}{{LCCN|66|0|15872}}</ref><sup>:25–31</sup>

{{Clear}}

== Các giai đoạn biến đổi của điện thế hoạt động ==
[[Tập tin:AP propagation membrane model view.jpg|trái|nhỏ|287x287px|Hình minh họa cho thấy quá trình điện thế hoạt động lan truyền dọc theo sợi trục, màng tế bào đã được cấu trúc hóa thành mạch điện tương đương. Sự khử cực cục bộ làm mở ra các kênh Na<sup>+</sup>, dòng chảy Na<sup>+</sup> vào trong màng sẽ khử cực màng (T1) và lan ra các khu vực kế cận, tiếp tục khử cực cho những khu vực đó (T2). Nhiều kênh Na<sup>+</sup> được hoạt hóa ở những khu vực như thế khiến cho quá trình khử cực ngày càng lan xa hơn so với điểm gốc (T4). Trong khi đó, các kênh "''delayed rectifyer''" tại vị trí khử cực ban đầu hoạt động và dòng chảy K<sup>+</sup> ra ngoài màng sẽ gây ra giai đoạn tăng tái phân cực màng. Ở đây hình T3 không thể hiện nhưng có thể hình dung được qua các khái niệm nêu rõ trên bài viết này.]]
Quá trình điện thế hoạt động được xác định bởi hai hệ quả phối hợp nhau.<ref name="z13" /><sup>:127–128</sup> Thứ nhất, các kênh ion nhạy cảm với điện thế sẽ mở và đóng tùy thuộc vào những thay đổi về điện thế màng ''V<sub>m</sub>'', như thế làm thay đổi tính thấm màng đối với các ion.<ref name="z1z" /><sup>:65</sup> Tuy nhiên, theo phương trình Goldman, sự biến đổi về tính thấm các ion cũng sẽ gây ra tác động ngược lại với điện thế cân bằng ''E<sub>m</sub>'', cũng như đối với điện thế màng ''V<sub>m</sub>''.<ref name="z14" /> Sự tương tác hai chiều này giữa ''V<sub>m</sub>'' và những kênh ion sẽ xây dựng vòng điều hòa ngược dương tính, điều này vô cùng quan trọng trong giai đoạn tăng khử cực (rising phase) của điện thế hoạt động.<ref name="z1z" /><sup>:49–55</sup><ref name="z3" /><sup>:141, 150–151</sup><ref name="z11" /><sup>:483</sup><ref name="z6" /><sup>:89</sup><ref name="z13" /><sup>:127</sup> Điều này thực sự không diễn ra một cách thuận lợi, bởi vì kênh ion có thể có "cánh cổng" bên trong chống lại những biến đổi mà điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' gây ra, hoặc là cản trở tốc độ lưu hành của dòng ion vào nội bào.<ref name="z1z" /><sup>:69</sup><ref name="z3" /><sup>:149–150</sup><ref name="z6" /><sup>:84–85</sup><ref name="z13" /><sup>:152–158</sup><ref name="z15">{{Chú thích tạp chí | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Andrew Huxley|Huxley AF]], [[Bernard Katz|Katz B]] |title = Measurements of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1952_116/page/424 | journal = Journal of Physiology | year = 1952 | volume = 116 | pages = 424&ndash;448 | pmid = 14946713}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Andrew Huxley|Huxley AF]] | title = The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1952_116/page/473 | journal = J Physiol | year = 1952 | volume = 116 | pages= 473&ndash;496 | pmid = 14946714}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author=[[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Andrew Huxley|Huxley AF]] | title = The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo | url=https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1952_116/page/497 | journal = J Physiol | year = 1952 | volume = 116 | pages = 497&ndash;506 | pmid = 14946715}}</ref><ref name="2z" /><ref name="1z" /> Chẳng hạn, dẫu rằng giá trị ''V<sub>m</sub>'' tăng lên sẽ khiến cho các cổng của kênh natri nhạy cảm điện thế mở ra, nhưng nó cũng đồng thời làm cho "cánh cổng bất hoạt" của kênh đóng lại một cách rất chậm.<ref name="z3" /><sup>:147–148</sup><ref name="z13" /><sup>:128</sup> Như vậy, khi điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' tăng đột biến và những cánh cổng hoạt hóa kênh natri bắt đầu mở ra ''(activation gate)'', nhưng sau đó dòng chảy ion Na<sup>+</sup> cũng bị chặn lại là kết quả của sự đóng lại chậm các cánh cổng bất hoạt ''(inactivation gate)''.
[[Tập tin:Action potential propagation animation.gif|nhỏ|315x315px|Điện thế hoạt động lan truyền dọc theo sợi trục mà không có bất kỳ sự suy giảm nào về biên độ điện thế. Sở dĩ rằng điều này có được là nhờ các kênh Na<sup>+</sup> nhạy cảm điện thế phân bố tại vị trí màng tế bào, tái tạo các điện thế hoạt động một cách liên tục không gián đoạn, đồng nghĩa với việc thông tin truyền đi đảm bảo độ trung thực nhất.<ref name="5z" /><sup>:54</sup>]]
Một chu kỳ của điện thế hoạt động có thể được chia ra thành bốn giai đoạn: giai đoạn tăng khử cực ''(rising phase)'', giai đoạn tăng tái phân cực hay giai đoạn giảm khử cực ''(falling phase)'', giai đoạn cực hóa (hay siêu phân cực, ''undershoot phase''), và giai đoạn trơ ''(refractory period)''. Tính thấm màng tế bào đối với ion kali lớn hơn nhiều so với các ion khác, khiến cho giá trị điện thế nghỉ tiến dần đến giá trị ''E''<sub>K</sub>.<ref name="z1z" /><sup>:45</sup><ref name="z3" /><sup>:134</sup><ref name="z11" /><sup>:478–480</sup> Hiện tượng khử cực đủ mạnh (làm tăng giá trị ''V<sub>m</sub>'') sẽ đẩy các cánh cổng của kênh natri nhạy cảm với điện thế; tăng cường tính thấm ion natri đưa giá trị ''V<sub>m</sub>'' tiến tới giá trị điện thế cân bằng của natri ''E''<sub>Na</sub> là +55mV. Biên độ điện thế càng tăng cao càng thúc đẩy nhiều kênh natri mở ra hơn, điều này tương đương giá trị ''V<sub>m</sub>'' sẽ càng tiến đến giá trị ''E''<sub>Na</sub>. Cơ chế điều hòa ngược dương tính này sẽ tiếp tục vận hành cho đến khi các kênh natri hoàn toàn mở ra và giá trị điện thế nghỉ ''V<sub>m</sub>'' cũng tiến gần đến giá trị cân bằng ''E''<sub>Na</sub>.<ref name="z1z" /><sup>:46</sup><ref name="z3" /><sup>:140–141, 150–151</sup><ref name="z11" /><sup>:480–481, 483–484</sup><ref name="z6" /><sup>:89–90</sup> Đây là giai đoạn tăng khử cực.<ref name="z1z" /><sup>:46</sup> Đến điểm giới hạn nhất định, các kênh natri bắt đầu bất hoạt dần, tương ứng tính thấm của màng đối với ion natri giảm xuống, và đưa giá trị ''V<sub>m</sub>''  trở về mức giá trị điện thế nghỉ ban đầu.<ref name="z1z" /><sup>:49</sup><ref name="z3" /><sup>:147–148</sup><ref name="z13" /><sup>:128</sup> Trong khi đó, các kênh kali sẽ mở ra toàn bộ, như thế làm cho giá trị điện thế màng tiến về giá trị điện thế cân bằng kali ''E''<sub>K</sub>.<ref name="z1z" /><sup>:55</sup><ref name="z3" /><sup>:147–149</sup><ref name="z13" /><sup>:126–127</sup><ref name="z11" /><sup>:483–484</sup> Đây chính là giai đoạn tăng tái phân cực.<ref name="z1z" /><sup>:47</sup> Trong khoảng thời gian mà tính thấm của ion kali vẫn còn cao bất thường, điều này sẽ cực hóa điện thế màng, với giá trị vượt xa hơn giá trị điện thế nghỉ bình thường; và đây là giai đoạn siêu phân cực.<ref name="z1z" /><sup>:55</sup> Những sự kiện cuối cùng của chu kỳ điện thế hoạt động gồm có, đó là khoảng thời gian mà điện thế hoạt động kế tiếp không được tạo ra hay khó có thể tạo ra, được gọi là giai đoạn trơ, và giai đoạn này có thể xảy ra trùng với những giai đoạn khác.<ref name="z1z" /><sup>:55</sup>

Vào năm 1952, giá trị điện thế và cường độ dòng ion của điện thế hoạt động đã được mô hình hóa một cách chính xác bởi Alan Lloyd Hodgkin và Andrew Huxley trong tất cả các giai đoạn.<ref name="2z" /><ref name="1z" /><ref name="z15" /> Năm 1963, họ nhận được Giải Nobel Sinh lý học và Y học nhờ vào những cống hiến của họ.<ref>[http://nobelprize.org/medicine/laureates/1997/index.html The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963.]</ref> Tuy nhiên, mô hình mà họ đưa ra chỉ xoay quanh hai loại kênh ion nhạy cảm với điện thế, và có nhiều giả định trong đó, cụ thể hơn là các cánh cổng bên trong sẽ mở và đóng một cách độc lập. Trên thực tế, có nhiều loại kênh ion khác nhau,<ref name="3z" /> và chúng không chỉ luôn luôn giữ trạng thái ổn định (hoặc mở, hoặc đóng).<ref>{{Chú thích tạp chí|author = Naundorf B, Wolf F, Volgushev M | url=http://www.nature.com/nature/journal/v440/n7087/abs/nature04610.html|title=Unique features of action potential initiation in cortical neurons| journal= Nature | volume=440 | pages=1060–1063 | date = Apr, 2006 | format = Letter | access-date=2008-03-27 | doi = 10.1038/nature04610 }}</ref>

{{Clear}}

=== Các kích thích ngoại vi và giai đoạn tăng khử cực ===
[[Tập tin:Santos E et al Neuroimage 2014 .gif|nhỏ|500x500px|Làn sóng khử cực lan tỏa khắp toàn vỏ não.]]
Điện thế hoạt động cơ bản bắt đầu diễn ra tại cấu trúc tiểu đồi sợi trục ''(axon hillock)'' khi kích thích làm tăng ''V<sub>m</sub>'' đã đủ mạnh để gây ra khử cực.<ref name="z13" /><ref>{{Chú thích tạp chí|doi=10.1083/jcb.38.1.193|pmid=5691973|pmc=2107452|title=The Axon Hillock and the Initial Segment|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-cell-biology_1968-07_38_1/page/193|journal=The Journal of Cell Biology|volume=38|issue=1|pages=193–201|year=1968|last1=Palay|first1=Sanford L.|last2=Sotelo|first2=Constantino|last3=Peters|first3=Alan|last4=Orkand|first4=Paula M.}}</ref><ref>{{Chú thích sách|url=https://books.google.com/books?id=am_DS7rgypAC&q=The+axon+hillock+is+the+last+site+in+the+soma+where+membrane+potentials+propagated+from+synaptic+inputs+are+summated+before+being+transmitted+to+the+axon.&pg=PA105|title=Pharmacology and Physiology for Anesthesia E-Book: Foundations and Clinical Application|last1=Hemmings|first1=Hugh C.|last2=Egan|first2=Talmage D.|date=2012-12-06|publisher=Elsevier Health Sciences|isbn=9781455737932|language=en}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí
| doi     = 10.1073/pnas.83.21.8424
| vauthors  = Wollner D, Catterall WA
| name-list-style  = amp
| title   = Localization of sodium channels in axon hillocks and initial segments of retinal ganglion cells
| journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
| volume  = 83
| issue   = 21
| pages   = 8424–28
| pmid    = 2430289
| date    = November 1986
| pmc     = 386941| bibcode = 1986PNAS...83.8424W
| doi-access = free
}}</ref><sup>:49</sup> Trên mẫu mô sinh thiết, là những axon khổng lồ của các loài mực ống Châu Âu, nhà nghiên cứu sinh lý học thần kinh thường kích thích hiện tượng khử cực bằng cách tiêm dung dịch có chứa cation natri vào bên trong tế bào thần kinh; trong cơ thể sinh vật cũng có nhiều nguồn cation natri phong phú trong dịch ngoại bào ở tại những synap hóa học, nơron cảm giác, hay tại tế bào tạo nhịp cơ tim hình thành nên một dạng điện thế hoạt động trong đó ion Ca<sup>2+</sup> đóng vai trò chủ đạo được gọi là điện thế tạo nhịp ''(pacemaker potentials)''.<ref>{{Chú thích sách
  | last = Berne
  | first = Robert
  | author2 = Matthew Levy
  | author3 = Bruce Koeppen
  | author4 = Bruce Stanton
  | title = Physiology
  | publisher = Elsevier Mosby
  | year = 2004
  | page = [https://archive.org/details/annualreviewofph0048unse/page/276 276]
  | isbn = 978-0-8243-0348-8
  | url = https://archive.org/details/annualreviewofph0048unse/page/276
  }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |vauthors=Verkerk AO, van Boren MM, Peters RJ, Broekhuis E, Lam K, Coronel R, de Bakker JM, Tan HR |title=Pacemaker current (I)f)) in the human sinoatrial node |journal=Eur Heart J |volume= 28|issue=1 |pages=2472–8 |date=October 2007 |pmid=17823213 |doi=10.1093/eurheartj/ehm339|doi-access=free }}</ref><ref>{{Chú thích sách
  | last = Boron
  | first = Walter. F
  |author2=Emile Boulpaep
  | title = Medical Physiology
  | publisher = Elsevier Saunders
  | year = 2003
  | page = 489
  | isbn = 978-0-7216-0076-5
  }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |vauthors=Verkerk AO, van Ginneken AC, Wilders R |title=Pacemaker activity of the human sinoatrial node: Role of the hyperpolarization-activated current, I(f). |journal=Int J Cardiol |volume= 132|issue= 3|pages= 318–36|date=January 2009 |pmid= 19181406 |doi=10.1016/j.ijcard.2008.12.196 }}</ref>

Quá trình khử cực sẽ mở các kênh natri và kali tại màng tế bào, và cho phép dòng ion chảy vào và ra khỏi sợi trục. Nếu như khử cực có diễn ra nhưng nhỏ (làm tăng ''V<sub>m</sub>'' từ −70 mV đến −60 mV), lúc này dòng ion kali đi ra ngoài màng sẽ lấn át dòng ion natri đi vào trong, như vậy màng sẽ tái phân cực lại đưa về giá trị điện thế nghỉ −70 mV.<ref name="z3" /><sup>:150–151</sup><ref name="z11" /><sup>:484</sup><ref name="z6" /><sup>:89–90</sup> Ở bức hình 2 minh họa, ta có thể thấy được rằng ''các kích thích dưới ngưỡng (failed initiations)'' không đủ để khởi động nên chu kỳ điện thế hoạt động. Tuy nhiên là, trong trường hợp sự khử cực đã đủ lớn và chạm đến ngưỡng, dòng ion natri đi vào bên trong vượt trội hơn so với dòng ion kali đi ra bên ngoài, cơ chế điều hòa ngược dương tính xảy ra cực nhanh ngoài phạm vi kiểm soát được: đó là càng có nhiều dòng Na<sup>+</sup> đi vào bên trong tế bào, giá trị điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' càng tăng cao, điều này khiến cho cường độ dòng Na<sup>+</sup> càng được tăng cường.<ref name="z1z" /><sup>:57</sup><ref name="z3" /><sup>:141, 150–151</sup><ref name="z11" /><sup>:483</sup><ref name="z6" /><sup>:89</sup><ref name="z13" /><sup>:127</sup> Sự tăng mạnh và đột ngột về biên độ ''V<sub>m</sub>'' và tính thấm natri tương ứng với ''giai đoạn tăng khử cực'' của chu kỳ điện thế hoạt động.<ref name="z1z" /><sup>:46</sup>

Ngưỡng điện thế cần thiết để gây nên trạng thái chuyển động "''out of control''" trên hệ sinh vật vi mô là khoảng −45 mV, nhưng việc này phụ thuộc vào hoạt động thần kinh của sợi trục trong thời gian gần. Một khi màng đã vừa mới phóng một xung động thần kinh, nó sẽ không thể phóng thêm một xung động khác ngay lập tức, lý giải cho điều này, đó là vì những kênh ion chưa thể trở về trạng thái bình thường. Khoảng thời gian trong đó không có bất kỳ một điện thế hoạt động mới nào được tạo ra, được gọi là giai đoạn trơ tuyệt đối ''(absolute refractory period).''<ref name="4z">{{Chú thích sách | author = Squire LR | year = 2012 | chapter = Membrane Potential and Action Potential | title = Fundamental neuroscience |edition=4 | publisher = Elsevier Academic Press | location = Waltham, MA | isbn = 978-0-12-385870-2 }}</ref><sup>:105</sup> Khi thời gian "nghỉ" đã được kéo dài, nhưng tất cả các kênh ion vẫn còn chưa hồi phục hết, màng sợi trục có thể tiếp nhận kích thích và theo đó sản sinh một điện thế hoạt động khác, nhưng đó là đối với kích thích khử cực mạnh hơn nhiều (ví dụ đến ngưỡng là −30 mV, chứ không còn là −45 mV). Thời gian mà những nơron khó có thể bắn ra điện thế hoạt động được gọi là giai đoạn trơ tương đối ''(relative refractory period).''<ref name="4z" /><sup>:105</sup>

{{Clear}}

=== Đỉnh điểm của điện thế hoạt động và giai đoạn tăng tái phân cực ===
[[Tập tin:Action P7.jpg|nhỏ|295x295px|Tại vùng khởi động ("trigger zone") nồng độ các kênh Na<sup>+</sup> nhạy cảm với điện thế rất đậm đặc, tạo điều kiện thuận lợi cho sự hình thành của điện thế hoạt động. Điện thế hoạt động lan truyền dọc theo màng sợi trục đến vị trí tận cùng làm kích thích sự giải phóng của các hóa chất dẫn truyền thần kinh đến màng sau synap, làm cho tế bào thần kinh khác tiếp tục diễn ra quá trình này.]]
Vòng điều hòa ngược dương tính của giai đoạn khử cực sẽ sớm bị phân rã, tạm ngừng lại khi những kênh ion natri đã mở ra tối đa. Khi biên độ của điện thế hoạt động đạt đến giá trị cao nhất, cùng lúc tính thấm natri đã tối đa hóa và giá trị điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' gần bằng với giá trị điện thế cân bằng natri ''E''<sub>Na</sub>. Tuy nhiên là, mức điện thế năng lượng tăng cao cũng khiến cho các kênh natri dần dần đóng lại một cách chậm rãi, thông qua việc chặn lại các lỗ; kênh natri trở nên ''bất hoạt''.<ref name="5z">{{Chú thích sách | author = Liqun L | year = 2021 | chapter = Signaling within Neurons | title = Principles of neurobiology |edition=2 | publisher = CRC Press | location = Boca Raton, Florida | isbn = 9780815346050 }}</ref><sup>:60</sup><ref name="z1z" /><sup>:69</sup><ref name="z3" /><sup>:147–148</sup><ref name="z13" /><sup>:128</sup> Điều này sẽ làm cho tính thấm màng đối với natri giảm xuống, "đạp" giá trị điện thế màng xuống. Cùng lúc đó (khi giá trị điện thế vẫn còn ở mức cao), các kênh kali nhạy cảm với điện thế mở cửa; tính thấm của màng đối với ion kali tăng lên, khi này giá trị điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' sẽ tiến về giá trị cân bằng ''E''<sub>K</sub>. Những biến đổi phối hợp này về tính thấm natri và kali gây ra sự suy giảm nhanh chóng của điện thế màng ''V<sub>m</sub>'', tái phân cực màng và biểu hiện ra "giai đoạn đổ nát" của điện thế hoạt động.<ref name="z1z" /><sup>:47</sup><ref name="z3" /><sup>:147–149, 152</sup><ref name="z11" /><sup>:483–484</sup><ref name="z13" /><sup>:126–127</sup>

=== Giai đoạn siêu phân cực ===
Điện thế tăng cao làm mở rất nhiều kênh kali hơn bình thường (mức điện thế nghỉ), và những kênh này vẫn không đóng lại ngay cả khi trạng thái tĩnh của điện thế màng đã được thiết lập. Tính thấm ion kali tăng cao thất thường và không ổn định, khiến cho giá trị điện thế màng ''V<sub>m</sub>'' tiến tới rất sát với giá trị điện thế cân bằng kali ''E''<sub>K</sub>. Vì thế đây là giai đoạn cực hóa (âm), hay ''siêu phân cực'' theo ngôn ngữ chuyên môn, duy trì cho đến khi tính thấm màng đối với ion kali trở về giá trị bình thường.<ref name="z1z" /><sup>:47</sup><ref name="z3" /><sup>:152</sup>

=== Giai đoạn trơ ===
Trong chu kỳ điện thế hoạt động, sự mở và đóng của các kênh natri và kali có thể làm chúng rơi vào trạng thái "trơ", có nghĩa rằng là chúng sẽ không thể mở ra được nữa cho đến khi hồi phục.<ref name="z1z" /><sup>:55</sup><ref name="z3" /><sup>:151</sup><ref name="z6" /><sup>:4–5</sup><ref name="z13" /><sup>:19–20</sup> Trong giai đoạn trơ tuyệt đối, có rất nhiều kênh ion bị trơ khi đó không có điện thế hoạt động mới nào được phóng ra. Tiến trình khôi phục các chức năng của vô số kênh gắn trên màng (khử bất hoạt) diễn ra đáng kể khi màng sợi trục vẫn còn giữ trạng thái cực hóa trong khoảng thời gian nhất định. Trong giai đoạn trơ tương đối, các kênh hồi phục với mức độ đủ để có thể hình thành điện thế hoạt động, nhưng với điều kiện kích thích đó mạnh hơn so với các kích thích trước. Hiện tượng trơ của các tế bào thần kinh đảm bảo rằng là điện thế hoạt động chỉ lan truyền một hướng dọc theo sợi trục.<ref name="z1z" /><sup>:57</sup>

{{Clear}}

== Sự kiện khởi đầu, lan truyền và hoàn thành chu kỳ điện thế hoạt động ==
[[Tập tin:Alphasubunit sodium channel.png|trái|nhỏ|465x465px|Hình minh họa cấu trúc kênh Na<sup>+</sup> nhạy cảm với điện thế với tiểu đơn vị <math>\alpha</math>.]]
Vùng tiểu đồi sợi trục đóng vai trò quan trọng trong sự phát sinh các điện thế hoạt động khi có sự khử cực màng và điện thế đã tăng lên đủ đạt ngưỡng. Khi điện thế màng tăng lên, cả hai kênh ion natri và kali đều bắt đầu mở ra, làm tăng lưu lượng dòng chảy natri và cân bằng dòng chảy kali. Đối với bất kỳ sự tăng biên độ điện thế nhỏ nào, dòng chảy kali sẽ thắng dòng chảy natri và giá trị điện thế trở về mức nghỉ là −70 mV.<ref name="z3" /><sup>:150–151</sup><ref name="z6" /><sup>:89–90</sup><ref name="z11" /><sup>:484</sup> Tuy nhiên, nếu như điện thế tăng quá ngưỡng tới hạn ''(critical threshold)'', điển hình là cao hơn giá trị nghỉ 15 mV, dòng chảy natri lúc này chiếm ưu thế và chu kỳ điều hòa ngược dương tính ''(runaway condition)'' diễn ra; lúc này tế bào thần kinh phóng ra xung động thần kinh.<ref name="z1z" /><sup>:57</sup><ref name="z3" /><sup>:141, 150–151</sup><ref name="z11" /><sup>:483</sup><ref name="z6" /><sup>:89</sup><ref name="z13" /><sup>:127</sup> Khi quá trình điện thế hoạt động này đã diễn ra truyền dọc theo sợi trục liên tục không gián đoạn;<ref name="z11" /><sup>:484</sup> khi một phạm vi màng ''(patch)'' đã bị khử cực với sự xuất hiện của điện thế hoạt động, những vùng kế cận cũng bị khử cực và đánh bật ra những điện thế hoạt động mới ở đó. Thực tế, điện thế hoạt động được tân tạo trong mỗi phân vùng màng; và năng lượng xung điện tỏa ra bắt nguồn từ sự sai biệt cục bộ về nồng độ ion xuyên màng, chứ không phải là quá trình khử cực gây ra. Sợi trục chính có thể phân nhánh bên ''(axon collateral)'', không thể nhầm lẫn với cấu trúc ''telodendron'', tức là các tận cùng sợi trục. Các nhánh bên chính có thể phân tiếp cho ra các nhánh bên phụ, rất hiếm các trường hợp điện thế hoạt động lan truyền dừng lại tại các điểm phân nhánh ''(branch point)'', thay vào đó gắn liền với sự suy giảm về biên độ do màng sợi trục rơi vào giai đoạn trơ. Đối với những xung động thần kinh phức tạp ("spikelet", tức các xung con), sự lan truyền của điện thế động có thể dừng lại tại các điểm như thế.<ref name="z3" /><sup>:209</sup> Điện thế hoạt động đi đến vị trí kết thúc sợi trục sẽ kích hoạt sự giải phóng của các hóa chất dẫn truyền thần kinh vào synap, kết hợp với các điện thế hoạt động khác từ những nơron khác nhằm thúc đẩy một điện thế hoạt động mới ngay tại màng sau synap của tế bào thần kinh hay tế bào cơ.<ref name=":2" /><ref>{{Chú thích tạp chí | pmc=3312681 | pmid=22278667 | doi=10.1101/cshperspect.a005694 | volume=4 | issue=4 | title=Synaptic cell adhesion | year=2012 | journal=Cold Spring Harb Perspect Biol | pages=a005694 |vauthors=Missler M, Südhof TC, Biederer T }}</ref><ref>Craig C. Garner and Kang Shen. Structure and Function of Vertebrate and Invertebrate Active Zones. Structure and Functional Organization of the Synapse. Ed: Johannes Hell and Michael Ehlers. Springer, 2008.</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |author1=Zhai R. Grace |author2=Bellen Hugo J. |s2cid=9609266 | year = 2004 | title = The Architecture of the Active Zone in the Presynaptic Nerve Terminal | journal = Physiology | volume = 19 | issue = 5| pages = 262–270 | doi=10.1152/physiol.00014.2004|pmid=15381754 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | author = Phillips GR | year = 2001 | title = The presynaptic particle web: ultrastructure, composition, dissolution, and reconstitution | journal = Neuron | volume = 32 | issue = 1| pages = 63–77 |display-authors=etal| pmid = 11604139 | doi = 10.1016/s0896-6273(01)00450-0| s2cid = 5996555 | doi-access = free }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | author = Siksou | year = 2007 | title = Three-Dimensional Architecture of Presynaptic Terminal Cytomatrix | journal = The Journal of Neuroscience | volume = 27 | issue = 26| pages = 6868–6877 | doi=10.1523/jneurosci.1773-07.2007| pmid = 17596435 | pmc = 6672225 |display-authors=etal}}</ref><sup>:39, 535</sup>

=== Sự kiện khởi đầu ===
Trước khi đề cập đến quá trình lan nhanh và mạnh của điện thế hoạt động và kết thúc tại những cúc tận cùng, việc hiểu rõ các cách thức khởi tạo nên điện thế hoạt động tại tiểu đồi sợi trục là quan trọng, bởi vì chính những quá trình điện động cơ sở này là nền tảng cho các quá trình sinh hóa khác.<ref name=":2" /><sup>:67, 135, 183, 519, 527, 561, 951, </sup> Điều kiện thiết yếu đó là giá trị điện thế màng tại tiểu đồi sợi trục trên ngưỡng để có thể gây ra làn sóng hưng phấn; hiện tượng khử cực này có thể diễn ra được theo nhiều cơ chế khác nhau.<ref name=":2" /><sup>:24</sup>

==== Quá trình truyền động các hóa chất thần kinh ====
{{Bài chi tiết|Sự dẫn truyền thần kinh}}
[[Tập tin:Ligand-gated ion channel.webm|trái|nhỏ|290x290px|Sự gắn kết của các phân tử dẫn truyền thần kinh sẽ làm mở ra các kênh ion trên màng và cho phép ion lưu thông khiến giá trị điện thế màng biến đổi.]]
[[Tập tin:Neto1-Is-a-Novel-CUB-Domain-NMDA-Receptor–Interacting-Protein-Required-for-Synaptic-Plasticity-and-pbio.1000041.g014.jpg|trái|nhỏ|425x425px|Hình (A) bên trái: đối với synap thông thường, glutamate được phóng thích từ màng trước synap sẽ mở ra các thụ thể AMPA màng sau synap, gây ra sự khử cực màng trên đó. Bên phải: trong quá trình cảm ứng LTP, khi màng đã bị khử cực khiến cho các ion Mg<sup>2+</sup> được giải phóng một cách tạm thời ra khỏi các thụ thể NMDA (chủ yếu thành phần tiểu đơn vị NR2A), lúc này dòng chảy Na<sup>+</sup> và Ca<sup>2+</sup> vào trong màng thúc đẩy cơ chế LTP diễn ra.]]
Điện thế hoạt động khởi động được hầu hết là nhờ điện thế kích thích sau synap ''(excitatory postsynaptic potentials, EPSP)'' được phóng bởi các nơron trước synap.<ref name=":2" /><sup>:1157–</sup><ref name="z3" /><sup>:177–240</sup><ref name="z11" /><sup>:490–499</sup><ref name="z13" /><sup>:47–68</sup> Trong đó ''EPSP'' có được phụ thuộc vào sự phóng thích của những phân tử truyền đạt thần kinh bởi nơron trước synap, các phân tử này sẽ gắn vào các thụ thể tại màng sau synap.<ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Meldrum BS | title = Glutamate as a neurotransmitter in the brain: review of physiology and pathology | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 1007S–15S | date = April 2000 | pmid = 10736372 | url = https://watermark.silverchair.com/4w04t0s1007.pdf?token=AQECAHi208BE49Ooan9kkhW_Ercy7Dm3ZL_9Cf3qfKAc485ysgAAAsswggLHBgkqhkiG9w0BBwagggK4MIICtAIBADCCAq0GCSqGSIb3DQEHATAeBglghkgBZQMEAS4wEQQMTSd7s4A_5K1L9WIxAgEQgIICfkWz8tnOdznGkK_riB76bph9snZP7iOpaV_r0VcZH-JHTEynYzp5yhj8ngm_L8QUebSAND7E56qoByHk0u_mTNMLAI9oe5gUzPx9VUzQW-kKeV0foysGQloBS_Px5LIMiNl6cUvqcM0_aC6oFQYFjDmBsRGm1APTJAWOtECT5_j-JmvCpm2qIMKTPpRFMM6T8sr6n-0QcLDP12tP2CWlAFI5FVnZOfeh4ome1hR5D2sDU4NnGlQ-N8MTb3cgDVcSJJvI_Hf4VIXYEBpKOYEsY13KypyzAnsNYKd7JrqZIhSyA1kd4qWn-sph6vZZBgaLFmWIfO5pBDpl3x-CsWf07vTxs3iMIoHSndkLuxt7l3AgmLoZp27i28LQx5jNJuRMk0_tHUn1TBZmWaaXc_SIGrV22dQOUYjpf5B6x1UiW9w35up-KsjC-1GOlBgQKMNNqF7Lh_hIqK2zRU0yRUvlMQ1rJEB7vPPu1hNto_DDfdIWMqwlNAMq1LsIo1xrPdK8n2yDmsNuVQ7fd2_8Xnt0wswDdA9SpFkU1vyII78G-ObyYqHwfoWYGaHibkxlSawzVXTU9ZOy-9PBbmk7JZbjyzMbiXfNY2_moBSHgJubzsk7Jnuq1GvFNnFw1BlgYjt4t_ZOB16k2-BrV82c0S2b0QaaFYHgxt6ZMYj879iw9_fiCT9SONtOfu4e22RlU0VKHpRIAmxiHtk- rZ8fbQFozhcSICpGPPS0NR2AUWm5GmpntVmXvRk0IAPDI0byFmlizodEnvp4ArjqaaZ_HUVEJL9QPpftMvD9qdWyOWmc_tFUzmxRQYRhx6z8OT7XeYyFwLHxa23_HCtLakmpBplg | doi=10.1093/jn/130.4.1007s| doi-access = free }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = McEntee WJ, Crook TH | title = Glutamate: its role in learning, memory, and the aging brain | url = https://archive.org/details/sim_psychopharmacology_1993-07_111_4/page/391 | journal = Psychopharmacology | volume = 111 | issue = 4 | pages = 391–401 | year = 1993 | pmid = 7870979 | doi = 10.1007/BF02253527 | s2cid = 37400348 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Okubo Y, Sekiya H, Namiki S, Sakamoto H, Iinuma S, Yamasaki M, Watanabe M, Hirose K, Iino M | title = Imaging extrasynaptic glutamate dynamics in the brain | journal = Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America | volume = 107 | issue = 14 | pages = 6526–31 | date = April 2010 | pmid = 20308566 | pmc = 2851965 | doi = 10.1073/pnas.0913154107 | bibcode = 2010PNAS..107.6526O | doi-access = free }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Smith QR | title = Transport of glutamate and other amino at the blood-brain barrier | journal = The Journal of Nutrition | volume = 130 | issue = 4S Suppl | pages = 1016S–22S | date = April 2000 | pmid = 10736373 | doi = 10.1093/jn/130.4.1016S | url = https://academic.oup.com/jn/article/130/4/1016S/4686663 | doi-access = free }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Shigeri Y, Seal RP, Shimamoto K | title = Molecular pharmacology of glutamate transporters, EAATs and VGLUTs | journal = Brain Research. Brain Research Reviews | volume = 45 | issue = 3 | pages = 250–65 | date = July 2004 | pmid = 15210307 | doi = 10.1016/j.brainresrev.2004.04.004 | s2cid = 41057787 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Watkins JC | title = l-glutamate as a central neurotransmitter: looking back | journal = Biochemical Society Transactions | volume = 28 | issue = 4 | pages = 297–309 | year = 2000 | pmid = 10961913 | doi = 10.1042/0300-5127:0280297 }}</ref> Sự gắn kết của các phân tử sẽ làm mở nhiều loại kênh ion khác nhau, kéo theo sự thay đổi tính thấm màng tế bào diễn ra cục bộ tại màng sau synap, gây ra biến đổi điện thế màng như đã nói ở trên. Nếu như quá trình liên kết tại các khớp thần kinh làm tăng điện thế (khử cực màng), đây là synap kích thích;<ref>{{Chú thích tạp chí|title=The Postsynaptic Architecture of Excitatory Synapses: A More Quantitative View |journal=Annual Review of Biochemistry |volume=76 |pages=823–47 |author=M. Sheng, C. Hoogenraad |year=2006|doi=10.1146/annurev.biochem.76.060805.160029 |pmid=17243894 |last2=Hoogenraad }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |title=Architecture of an Excitatory Synapse |journal=Journal of Cell Science |volume=123 |issue=6 |pages=819–823 |author1=Chua, Kindler |author2=Boykin, Jahn |date=2010-03-03|doi=10.1242/jcs.052696 |pmid=20200227 |hdl=11858/00-001M-0000-0012-D5F7-3 |hdl-access=free }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |url=https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK11117 |title=Excitatory and Inhibitory Postsynaptic Potentials |publisher=Sinauer Associates, Inc. |year=2001|last1=Williams |first1=S. Mark |last2=McNamara |first2=James O. |last3=Lamantia |first3=Anthony-Samuel |last4=Katz |first4=Lawrence C. |last5=Fitzpatrick |first5=David |last6=Augustine |first6=George J. |last7=Purves |first7=Dale }}</ref> và ngược lại nếu làm giảm điện thế (siêu phân cực màng), đây là synap ức chế.<ref name="z1z" /><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Coombs JS, Eccles JC, Fatt P | title = The specific ionic conductances and the ionic movements across the motoneuronal membrane that produce the inhibitory post-synaptic potential | journal = The Journal of Physiology | volume = 130 | issue = 2 | pages = 326–74 | date = November 1955 | pmid = 13278905 | pmc = 1363415 | doi = 10.1113/jphysiol.1955.sp005412 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Llinas R, Terzuolo CA | title = Mechanisms of Supraspinal Actions Upon Spinal Cord Activities. Reticular Inhibitory Mechanisms Upon Flexor Motoneurons | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-neurophysiology_1965-03_28_2/page/413 | journal = Journal of Neurophysiology | volume = 28 | issue = 2 | pages = 413–22 | date = March 1965 | pmid = 14283063 | doi = 10.1152/jn.1965.28.2.413 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Thompson SM, Gähwiler BH | title = Activity-dependent disinhibition. I. Repetitive stimulation reduces IPSP driving force and conductance in the hippocampus in vitro | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-neurophysiology_1989-03_61_3/page/501 | journal = Journal of Neurophysiology | volume = 61 | issue = 3 | pages = 501–11 | date = March 1989 | pmid = 2709096 | doi = 10.1152/jn.1989.61.3.501 }}</ref><ref>{{Chú thích sách | first1 = Matthew | last1 = Levy | first2 = Bruce | last2 = Koeppen | first3 = Bruce | last3 = Stanton | name-list-style = vanc |title=Berne & Levy principles of physiology |publisher=Elsevier Mosby |isbn=978-0-8089-2321-3 |edition=4 | date = 2005 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Chavas J, Marty A | title = Coexistence of excitatory and inhibitory GABA synapses in the cerebellar interneuron network | journal = The Journal of Neuroscience | volume = 23 | issue = 6 | pages = 2019–31 | date = March 2003 | pmid = 12657660 | pmc = 6742031 | doi = 10.1523/JNEUROSCI.23-06-02019.2003 | doi-access = free }}</ref><sup>:107</sup><ref name="z2" /><sup>:361</sup> Dẫu cho giá trị điện thế tăng hay giảm, những thay đổi về điện này sẽ lan truyền những vùng lân cận một cách thụ động, điều này đã được làm rõ và mô tả chính xác trong ''phương trình điện thần kinh (cable equation),''<ref name="z2" /><sup>:66</sup> trong đó những dây thần kinh được ví như những dây cáp dẫn điện qua lại giữa vô số vùng khác nhau của cơ thể, và đặc tính của tế bào thần kinh, sợi trục, sợi nhánh, thân thần kinh sẽ tác động đến khả năng lan truyền và vận tốc của điện thế hoạt động. Cụ thể hơn, kích thích điện hay điện thế khởi sinh (do sự gắn vào của các phân tử dẫn truyền thần kinh) sẽ bị phân rã theo cấp số mũ theo không gian (khoảng cách synap) và thời gian.<ref name="z2" /><sup>:68–71</sup><ref name=":1" /><sup>:11</sup> Tập hợp một phần xung điện hưng phấn ''EPSP'' có thể lan đến tiểu đồi sợi trục và (trong trường hợp hiếm) khử cực màng đủ để khởi tạo điện thế hoạt động.<ref name="5z"/> Điện thế khởi sinh ''(graded potential)'' là nền tảng cho sự khai sinh của điện thế hoạt động, và chống lại nguyên tắc ''tất cả hoặc không'', cường độ của nó phụ thuộc vào độ mạnh của kích thích.<ref name="z16">{{Chú thích sách | author = Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM, Siegelbaum SA, Hudspeth AJ | year = 2013 | title = Principles of Neural Science | url = https://archive.org/details/principlesofneur0000unse_a2f8 |edition=5 | publisher = McGraw–Hill Companies | location = Manhattan, New York City | isbn = 9780071390118 }}</ref><sup>:31</sup><ref>{{chú thích web | url = http://www.merriam-webster.com/medical/generator%20potential | tiêu đề = Medical Definition of GENERATOR POTENTIAL | author =  | ngày =  | ngày truy cập = 24 tháng 7 năm 2023 | nơi xuất bản =  | ngôn ngữ = }}</ref> Điện thế khởi sinh càng vượt ngưỡng bao nhiêu, tần số của  điện thế hoạt động càng mạnh bấy nhiêu.<ref name="z16" /><sup>:32</sup> Sự tham gia của nhiều xung kích thích đến từ các synap cần phải phối hợp đồng thời trong cùng một thời gian (cộng hưởng kích thích) để có thể phóng ra "gai" mới.<ref name="z16" /><sup>:228</sup> Tuy nhưng, những ảnh hưởng chung này có thể bị cản trở bởi tác động phản kháng của những điện thế ức chế sau synap ''(inhibitory postsynaptic potentials)''.<ref name="z16" /><sup>:222</sup>

Quá trình dẫn truyền tín hiệu thần kinh cũng có thể xảy ra đối với các synap điện với tốc độ nhanh hơn nhiều so với các synap hóa học, và hai chiều do sự kết nối trực tiếp giữa các tế bào kích thích.<ref name="gp" /><sup>:33</sup> Tuy rằng, có các kênh chỉnh lưu có chức năng đảm bảo rằng điện thế hoạt động chỉ truyền đi theo một chiều qua các synap như vậy.<ref name="z16" /><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Faber DS, Pereda AE | title = Two Forms of Electrical Transmission Between Neurons | journal = Frontiers in Molecular Neuroscience | volume = 11 | pages = 427 | date = Nov 21, 2018 | pmid = 30534051 | pmc = 6276723 | doi = 10.3389/fnmol.2018.00427 }}</ref><sup>:180</sup>

{{Clear}}

==== Điện thế hoạt động tại các nơron cảm giác ====
{{Bài chi tiết|Nơron cảm giác}}
[[Tập tin:Postsynaptic membrane potential.svg|trái|nhỏ|423x423px|Điện thế khởi sinh là dạng điện thế được đặc trưng bởi sự thay đổi về biên độ phụ thuộc vào cường độ kích thích.]]
Ở những nơron cảm giác, các kích thích ngoại vi chẳng hạn như là áp suất, nhiệt độ, ánh sáng, hay âm thanh đều gắn liền với sự đóng và mở các cổng kênh ion, và như vậy làm thay đổi tính thấm màng đối với những ion đặc thù và cả giá trị điện thế.<ref name="z3" /><sup>:49–56, 76–93, 247–255</sup><ref name="z11" /><sup>:535–580</sup><ref name="z13" /><sup>:69–79</sup> Những chuyển đổi phát sinh dòng điện này có thể là kích thích (khử cực) hoặc ức chế (siêu phân cực) và, trong một số nơron cảm giác, tích hợp các kích thích và ức chế có thể cho ra quá trình khử cực tại tiểu đồi sợi trục và khởi động chu kỳ điện thế hoạt động. Lấy tế bào thần kinh khứu giác ''(ORN)'' và tiểu thể Meissner ''(Meissner's corpuscles)'' ở người làm ví dụ, chúng đặc biệt quan trọng đối với sự nhận cảm về mùi và cảm giác thân thể.<ref>{{Chú thích tạp chí |pmid=9663551 |year=1998 |last1=Vermeulen |first1=A |title=Dendritic integration in olfactory sensory neurons: A steady-state analysis of how the neuron structure and neuron environment influence the coding of odor intensity |journal=Journal of Computational Neuroscience |volume=5 |issue=3 |pages=243–66 |last2=Rospars |first2=J. P. |doi=10.1023/A:1008826827728 |s2cid=19598225 }}</ref><ref>{{Chú thích sách |last1=Saladin |first1=Kenneth |title=Anatomy & physiology : the unity of form and function |url=https://archive.org/details/isbn_2740443113094 |date=2012 |publisher=McGraw-Hill |isbn=978-0073378251 |page=[https://archive.org/details/isbn_2740443113094/page/593 593] |edition=6 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last1=McEwen|first1=D. P|title=Olfactory cilia: our direct neuronal connection to the external world.|journal=Curr. Top. Dev. Biol.|date=2008|volume=85|pages=333–370|doi=10.1016/S0070-2153(08)00812-0|pmid=19147011|series=Current Topics in Developmental Biology|isbn=9780123744531}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |doi=10.1126/science.1249168 |pmid=24653035 |title=Humans Can Discriminate More than 1 Trillion Olfactory Stimuli |journal=Science |volume=343 |issue=6177 |year=2014 |last1=Bushdid |first1=C. |last2=Magnasco |first2=M. O. |last3=Vosshall |first3=L. B. |last4=Keller |first4=A. |bibcode=2014Sci...343.1370B |pages=1370–2 |pmc=4483192}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|title=The Meissner Corpuscle Revised: A Multiafferented Mechanoreceptor with Nociceptor Immunochemical Properties|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-neuroscience_2001-09-15_21_18/page/7236|journal=The Journal of Neuroscience|date=15 September 2001|first=Michel|last=Paré|author2=Joseph E. Mazurkiewicz |author3=Allan M. Smith |author4=Frank L. Rice |pmid=11549734|volume=21|issue=18|pages=7236–46|doi=10.1523/JNEUROSCI.21-18-07236.2001|pmc=6763005|doi-access=free}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|title=The fine structure of Meissner's touch corpuscles of human fingers |url=https://archive.org/details/sim_journal-of-cell-biology_1960-10_8_2/page/467 |journal=The Journal of Cell Biology|date=1 October 1960|first1=Nikolajs |last1=Cauna |first2=Leonard L. |last2=Ross |volume=8|issue=2|pages=467–82|doi= 10.1083/jcb.8.2.467 |pmc=2224947|pmid=13691669}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |last1=Hoffmann |first1=Joscelyn N. |last2=Montag |first2=Anthony G. |last3=Dominy |first3=Nathaniel J. |title=Meissner corpuscles and somatosensory acuity: the prehensile appendages of primates and elephants. |journal=The Anatomical Record Part A: Discoveries in Molecular, Cellular, and Evolutionary Biology |date=November 2004 |volume=281 |issue=1 |pages=1138–47 |doi=10.1002/ar.a.20119 |doi-access=free |pmid=15470674}}</ref><ref>{{Chú thích sách | last = Martini / Bartholomew | title = Essentials of Anatomy and Physiology 3E | publisher = Pearson Benjamin Cummings | orig-year = 1995 | year = 2010 | url = http://www.templejc.edu/dept/Biology/RHicks/biol2404Int/biol2404onl_ch5.htm | access-date = 2021-09-22 | archive-date = 2012-04-03 | archive-url = https://web.archive.org/web/20120403002640/http://www.templejc.edu/dept/biology/RHicks/biol2404Int/biol2404onl_ch5.htm }}</ref><ref>{{Chú thích sách | last = Afifi | first = Adel K. |author2=Ronald Arly Bergman  | title = Functional neuroanatomy: text and atlas | publisher = McGraw-Hill Professional | orig-year = 1998| year = 2005 | pages = 16 | url = https://books.google.com/books?id=_cWKT9-P9LAC | doi = 10.1036/0071408126 | id = 10.1036/0071408126 | isbn = 978-0-07-001589-0 }}</ref><ref>{{Chú thích web|url=http://www.bbc.co.uk/science/humanbody/body/factfiles/touch/touch.shtml |title=Nervous system - Touch |access-date=7 May 2010 |work=BBC }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | last1 = Gilman | first1 = S |name-list-style=vanc | year = 2002 | title = Joint position sense and vibration sense: anatomical organisation and assessment | url = http://jnnp.bmjjournals.com/cgi/content/full/73/5/473 | journal = Journal of Neurology, Neurosurgery, and Psychiatry | volume = 73 | issue = 5| pages = 473–477 | doi = 10.1136/jnnp.73.5.473 | pmid = 12397137 | pmc = 1738112 }}</ref> Tuy rằng, không phải tất cả các nơron cảm giác đều chuyển đổi tín hiệu ngoài thành các điện thế hoạt động; bởi do một số loại nơron thậm chí không có cả sợi trục!<ref name="z3" /><sup>:53, 122–124</sup> Thay vào đó, chúng có thể tiếp nhận các tín hiệu kích thích và trực tiếp gây nên sự phóng thích của các hóa chất dẫn truyền,<ref name=":1" /><sup>:245</sup> hay hình thành ra ''điện thế khởi sinh'' (hay còn gọi là ''điện thế tầng'', ''graded potentials''),<ref name=":1" /><sup>:237</sup> và một trong hai đều có thể kích thích các tế bào thần kinh khác phóng ra điện thế hoạt động. Cụ thể hơn, trong tai người, có các tế bào có lông tác động đến sự mở và đóng của các kênh nhạy cảm với sự biến đổi về cơ học ''(mechanosensitive channels)'' dưới sự hiện diện của các sóng âm thanh thu được.<ref>{{Chú thích tạp chí|last=McPherson|first=Duane|date=June 18, 2018|title=Sensory Hair Cells: An Introduction to Structure and Physiology|url=https://academic.oup.com/icb/article/58/2/282/5039866?searchresult=1|journal=Integrative and Comparative Biology|volume=58|issue=2|pages=282–300|doi=10.1093/icb/icy064|pmid=29917041|pmc=6104712}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Schlosser|first=Gerhard|date=June 1, 2018|title=A Short History of Nearly Every Sense—The Evolutionary History of Vertebrate Sensory Cell Types|url=https://academic.oup.com/icb/article/58/2/301/4993961?searchresult=1|journal=Integrative and Comparative Biology|volume=58|issue=2|pages=301–316|doi=10.1093/icb/icy024|pmid=29741623|doi-access=free}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Swalla|first=Billie|date=June 20, 2018|title=High Time for Hair Cells: An Introduction to the Symposium on Sensory Hair Cells|url=https://academic.oup.com/icb/article/58/2/276/5040788?searchresult=1|journal=Integrative and Comparative Biology|volume=58|issue=2|pages=276–281|doi=10.1093/icb/icy070|pmid=30137315|pmc=6104703}}</ref><ref>Rémy Pujol, Régis Nouvian, Marc Lenoir, "[http://www.cochlea.eu/en/hair-cells Hair cells] (cochlea.eu)</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|last=Müller|first=U|title=Cadherins and mechanotransduction by hair cells|journal=Current Opinion in Cell Biology|date=October 2008|volume=20|issue=5|pages=557–566|pmid=18619539|pmc=2692626|doi=10.1016/j.ceb.2008.06.004
}}</ref><ref>{{Chú thích sách|last1=Plack|first1=C. J.|title=The Sense of Hearing|url=https://archive.org/details/senseofhearing0000plac_o7u0|date=2014|publisher=Psychology Press Ltd|isbn=978-1848725157}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | author = Kung C. | title = A possible unifying principle for mechanosensation | journal = Nature | volume = 436 | issue = 7051 | pages = 647–654 | date = 2005-08-04 | doi = 10.1038/nature03896 | pmid = 16079835| bibcode = 2005Natur.436..647K | s2cid = 4374012 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí  | last1 = Peng | first1 = AW. | last2 = Salles | first2 = FT. | last3 = Pan | first3 = B. | last4 = Ricci | first4 = AJ. | title = Integrating the biophysical and molecular mechanisms of auditory hair cell mechanotransduction. | journal = Nat Commun | volume = 2 | pages = 523 | year = 2011 | doi = 10.1038/ncomms1533 | pmid = 22045002 | pmc=3418221| bibcode = 2011NatCo...2..523P }}</ref> Tiếp theo đó, là sự giải phóng các phân tử truyền đạt thần kinh.<ref name=":1" /><sup>:245</sup> Tương tự, đối với hệ võng mạc người, tế bào nhận cảm ánh sáng (tức tế bào nón và tế bào que, ''photoreceptor cell'') là lớp ngoài cùng của võng mạc, cùng với hai lớp trong (các tế bào lưỡng cực và tế bào thần kinh trung gian amacrine) không sản sinh ra các điện thế hoạt động;<ref>{{Chú thích sách|title=Sinh Lý Học tập II|last=Trịnh Bỉnh Duy|date=|publisher=Nhà xuất bản y học|year=2005|edition=2 |place=Quận Ba Đình, TP Hà Nội}}</ref><sup>:292–295</sup><ref>{{Chú thích sách|title=Principles of Cognitive Neuroscience|author1=Kevin S. LaBar|author2=Purves, Dale|author3=Elizabeth M. Brannon|author3-link=Elizabeth M. Brannon|author4=Cabeza, Roberto|author5=Huettel, Scott A.|publisher=Sinauer Associates Inc|year=2007|isbn=0-87893-694-7|location=Sunderland, Mass|page=253}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí |author1=Bloomfield Stewart A. |author2=Dacheux Ramon F. | year = 2001 | title = Rod Vision: Pathways and Processing in the Mammalian Retina | journal = Progress in Retinal and Eye Research | volume = 20 | issue = 3| pages = 351–384 | doi = 10.1016/S1350-9462(00)00031-8 }}</ref> chỉ có lớp thứ ba, đó là các tế bào hạch tạo ra ''(ganglion cells)'' điện thế hoạt động và xung điện lan theo sợi thần kinh thị giác.<ref>{{Chú thích web | url=http://ykolodin.50webs.com/ | title=Ionic conductances underlying excitability in tonically firing retinal ganglion cells of adult rat}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Henne J, Pöttering S, Jeserich G | title = Voltage-gated potassium channels in retinal ganglion cells of trout: a combined biophysical, pharmacological, and single-cell RT-PCR approach | journal = Journal of Neuroscience Research | volume = 62 | issue = 5 | pages = 629–37 | date = December 2000 | pmid = 11104501 | doi = 10.1002/1097-4547(20001201)62:5<629::AID-JNR2>3.0.CO;2-X }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Henne J, Jeserich G | title = Maturation of spiking activity in trout retinal ganglion cells coincides with upregulation of Kv3.1- and BK-related potassium channels | journal = Journal of Neuroscience Research | volume = 75 | issue = 1 | pages = 44–54 | date = January 2004 | pmid = 14689447 | doi = 10.1002/jnr.10830 }}</ref>
{{Clear}}[[Tập tin:Postsynaptic membrane potential temporal summation.svg|nhỏ|392x392px|Các điện thế kích thích sau synap có thể cộng hưởng lẫn nhau theo thời gian, và như vậy trong trường hợp điện thế đạt giá trị ngưỡng, điều kiện cho sự hình thành điện thế hoạt động đã đạt được.]]

==== Điện thế tạo nhịp ====
{{Bài chi tiết|Điện thế tạo nhịp}}
[[Tập tin:2033 Depolarization in Sinus Rhythm.jpg|trái|nhỏ|376x376px|Hình minh họa thể hiện điện thế hoạt động tại khu vực nút xoang nhĩ. Đáng lưu ý rằng điện thế hoạt động không thay đổi về biên độ nhưng có thay đổi về tần số, điều này phụ thuộc các kích thích giao cảm và phó giao cảm.]]
Điện thế hoạt động diễn ra là kết quả của các kích thích ngoại vi, thông qua sự truyền đạt các phân tử thần kinh và các nơron cảm giác. Tuy nhiên, một số tế bào có thể kích thích nhưng không cần kích thích để phóng điện: chúng khử cực vùng tiểu đồi sợi trục một cách tự phát và bắn điện thế hoạt động với một tốc độ đều đặn, giống như đồng hồ sinh học.<ref name="z6" /><sup>:115–132</sup> Dạng điện thế của những tế bào như thế được gọi là điện thế tạo nhịp.<ref name="z3" /><sup>:152–153</sup> Các tế bào tạo nhịp cơ tim thuộc khu vực nút xoang nhĩ ''(sinoatrial node)'' ở tim là ví dụ điển hình.<ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = NOBLE D | title = Cardiac action and pacemaker potentials based on the Hodgkin-Huxley equations | url = https://archive.org/details/sim_nature-uk_1960-11-05_188_4749/page/495 | journal = Nature | volume = 188 | pages = 495–497 | date = Nov 05, 1960 | pmid = 13729365 | doi = 10.1038/188495b0 }}</ref> Mặc dù rằng những điện thế tạo nhịp được tạo ra một cách tự nhiên, nhưng nó có thể bị điều chỉnh bởi các kích thích ngoài; chẳng hạn như, nhịp tim có thể bị thay đổi do các tác động dược lý và những tín hiệu đến từ sợi dây thần kinh giao cảm và phó giao cảm.<ref name="z3" /><sup>:444–445</sup> Các kích thích ngoài không ảnh hưởng đến sự đồng bộ của các xung, nhưng đơn thuần là thay đổi thời gian.<ref name="z3" /><sup>:152–153</sup> Trong một số trường hợp, sự điều hòa về tần số xung có thể rất phức tạp, dẫn đến các loại điện thế hoạt động khác nhau, chẳng hạn như sự đốt cháy của tế bào thần kinh và hiện tượng bùng nổ điện thế hoạt động ''(burst firing)''.<ref>{{Chú thích tạp chí|title=An extremely rich repertoire of bursting patterns during the development of cortical cultures|journal=BMC Neuroscience|date=2006-02-07|first=Daniel|last=Wagenaar |author2=Jerome Pine |author3=Steve M. Potter|volume=7|pages=11|doi= 10.1186/1471-2202-7-11|pmid=16464257|pmc=1420316}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|title=The significance of action potential bursting in the brain reward circuit |journal=Neurochemistry International |doi= 10.1016/S0197-0186(02)00068-2|pmid=12176075|year=2002|last1=Cooper|first1=D|volume=41|issue=5|pages=333–340|s2cid=22492183 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|title=Synchronized bursting of CA1 hippocampal pyramidal cells in the absence of synaptic transmission|journal=Letters to Nature|date=1982-12-02|first=JGR|last=Jeffreys|author2=HL Hass|volume=300|issue=5891|pages=448–450|doi= 10.1038/300448a0|pmid=6292731|bibcode = 1982Natur.300..448J |s2cid=2767619}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí|title=Pre-Botzinger complex: a brainstem region that may generate respiratory rhythm in mammals|journal=Science|date=November 1991|first=JC|last=Smith|author2=HH Ellenberger |author3=K Ballanyi |author4=DW Richter |author5=JL Feldman |pmid=1683005|volume=254|issue=5032|pages=726–729|doi= 10.1126/science.1683005|bibcode = 1991Sci...254..726S |pmc=3209964}}</ref>

{{Clear}}

=== Lan truyền === 
{{Bài chi tiết|Tốc độ dẫn truyền}}

Điện thế hoạt động sẽ truyền dọc theo sợi trục tương tự như sự di chuyển của sóng.<ref>Bullock, Orkland, and Grinnell, pp. 160–64.</ref> Dòng ion đi vào bên trong màng tại một điểm trên sợi trục trong điện thế hoạt động có khuynh hướng lan ra và khử cực những phân màng kế cận. Nếu như khử cực mức độ đủ mạnh sẽ gây ra quá trình điện thế hoạt động ở những khu vực "láng giềng" đó. Cơ chế nền tảng này đã được Alan Lloyd Hodgkin chứng minh vào năm 1937. Bằng thực nghiệm cố gắng phá vỡ chu kỳ điện thế hoạt động sau khi dùng khối ebonite có bọc lớp cao su mỏng để tạo áp lực hay làm lạnh tế bào thần kinh, ông đã chứng minh rằng điện thế hoạt động đến vùng cản điện (phạm vi nhỏ) sẽ dừng lại, ''nhưng'' các vùng sau đó nữa có sự tăng tính hưng phấn đi kèm với sự giảm ngưỡng kích thích đến 90%, như thế có thể phóng tiếp điện thế hoạt động mới ở đó.<ref>{{Chú thích tạp chí | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]] | date = 1937 | title = Evidence for electrical transmission in nerve, Part I | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1937_90/page/183 | journal = Journal of Physiology | volume = 90 | pages = 183–210}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]] | date = 1937 | title = Evidence for electrical transmission in nerve, Part II | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1937_90/page/211 | journal = Journal of Physiology | volume = 90 | pages = 211–32}}</ref>

Một khi điện thế hoạt động đã diễn ra tại điểm màng trong đó rất ít sự hiện diện của các kênh ion, thì màng cần có khoảng thời gian hồi phục nhất định trước khi một điện thế hoạt động mới được tạo ra. Trong mức độ phân tử, ''giai đoạn trơ tuyệt đối'' này tương đương với khoảng thời gian cần thiết cho sự trở lại trạng thái cũ của những kênh ion xuyên màng.<ref>Stevens, pp. 19&ndash;20.</ref> Dẫu cho điều này sẽ giới hạn lại tần số phóng ''(frequency of firing)'',<ref frequency_coding">Stevens, pp. 21&ndash;23.</ref> chính ''giai đoạn trơ tuyệt đối'' bảo đảm cho điện thế hoạt động chỉ di chuyển một chiều theo sợi trục.<ref name="5z" /><sup>:53</sup> Trong trường hợp kích thích tại đoạn giữa sợi trục, dòng ion dương đi vào bên trong màng có thể "tịnh tiến" theo hai hướng.<ref>[[Theodore Holmes Bullock|Bullock]], Orkand, and Grinnell, pp. 161&ndash;164.</ref> Tuy nhiên, chỉ phần màng không bị kích thích mới có thể đáp ứng bằng cách phóng điện thế hoạt động; và cũng không thể tái kích thích đối với phần màng vừa mới tạo xung điện cho đến khi "giới hạn trơ" không còn. Điện thế hoạt động lan truyền từ tiểu đồi sợi trục cho đến tận các cúc tận cùng, đây được gọi là lối dẫn truyền thuận chiều ''(orthodromic conduction)''. Sự dẫn truyền theo hướng ngược lại—được gọi là dẫn truyền ngược chiều—là rất hiếm.<ref>[[Theodore Holmes Bullock|Bullock]], Orkand, and Grinnell, p. 509.</ref> Mặc dù rằng là, nếu như thí nghiệm làm kích thích tại phần giữa sợi trục, và toàn bộ sợi trục còn "tươi", tức là chưa bị kích thích; thì kết quả là sẽ có hai điện thế hoạt động được tạo ra, lần lượt di chuyển đến tiểu đồi sợi trục và các cúc tận cùng.

{{Clear}}

=== Bao myelin và dẫn truyền bước nhảy ===
{{Bài chi tiết|Sự myelin hóa|Dẫn truyền bước nhảy}}
[[Tập tin:Propagation of action potential along myelinated nerve fiber en.svg|trái|nhỏ|387x387px|Hình minh họa cho sự lan truyền của điện thế hoạt động trên sợi trục thần kinh được myelin hóa trong hệ thống thần kinh trung ương ngoại vi (hay ngoại biên). Bắt đầu từ vùng tiểu đồi sợi trục là phần chuyên biệt của thân thần kinh (thể ''soma''), theo đó điện thế hoạt động được tạo ra và lan truyền qua những phần không được myelin hóa (tức eo Ranvier). Cách thức dẫn truyền xung động như vậy được gọi là dẫn truyền bước nhảy (hay nhảy cóc), mô tả chuyển động qua các mũi tên màu đỏ trên hình. Các kênh Na<sup>+</sup> mở ra, cho phép khử cực màng và tái tạo điện thế hoạt động một cách liên tục đồng thời mang lại hiệu quả năng lượng. Sự myelin hóa do các tế bào Schwann đảm nhận, trong đó phần chất nguyên sinh và nhân tế bào nằm ở lớp ngoài cùng được gọi chung là bao thần kinh ''(neurolemma)''.]]
Có những tế bào thần kinh mà sợi trục của nó được bao bọc bởi myelin, với thành phần lipid là vật chất cách điện có chức năng tăng cường vận tốc điện thế hoạt động và khai thác năng lượng một cách hiệu quả.<ref>{{Chú thích tạp chí |author=Zalc B |title=The acquisition of myelin: a success story |journal=Novartis Found. Symp. |volume=276 |issue= |pages=15–21; discussion 21–5, 54–7, 275–81 |year=2006 |pmid=16805421}}</ref> Những sợi trục được myelin hóa bởi các tế bào thần kinh đệm ''(nơ-rô-gli)'', như tế bào Schwann và các tế bào ít nhánh ''(oligodendrocytes)''.<ref>{{Chú thích tạp chí |author=Simons M, Trotter J |title=Wrapping it up: the cell biology of myelination |journal=Curr. Opin. Neurobiol. |volume=17 |issue=5 |pages=533–40 | date = Oct, 2007 |pmid=17923405 |doi=10.1016/j.conb.2007.08.003}}</ref> Khoảng trống giữa các bao myelin được gọi là eo Ranvier.

Bao myelin có tác dụng ngăn chặn sự chuyển động vào và ra của những ion khỏi sợi trục. Quá trình myelin hóa được tìm thấy chủ yếu ở động vật có xương sống, nhưng có ngoại lệ đối với một số loài không có xương sống, chẳng hạn như loài tôm.<ref>{{Chú thích tạp chí |author=Xu K, Terakawa S |title=Fenestration nodes and the wide submyelinic space form the basis for the unusually fast impulse conduction of shrimp myelinated axons |journal=J. Exp. Biol. |volume=202 |issue=Pt 15 |pages=1979–89 |date=Aug, 1999 |pmid=10395528 |url=http://jeb.biologists.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10395528 |access-date=2020-03-29 |archive-date=2020-03-24 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200324025722/http://jeb.biologists.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10395528 }}</ref> Tuy nhiên, sự myelin hóa không phải diễn ra ở tất cả các nơron. Và cho dù phương thức dẫn truyền là bước nhảy hay thông thường, nhìn chung vận tốc trung bình của điện thế hoạt động nằm trong khoảng từ 1&nbsp;m/s cho đến hơn 100&nbsp;m/s, và tỷ lệ thuận với đường kính của sợi trục.<ref name ="zz">{{Chú thích tạp chí | author = Hursh JB | date = 1939 | title = Conduction velocity and diameter of nerve fibers | url = https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physiology_1939-08-01_127_1/page/n129 | journal = American Journal of Physiology | volume = 127 | pages = 131–39}}</ref>

Điện thế hoạt động không thể truyền theo những phần đã myelin hóa của sợi trục, vì rằng tại đó không có ion nào có thể di chuyển qua màng được. Thay vào đó, điện thế hoạt động thực hiện những "bước nhảy" ''(saltatory conduction)'' từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác, về khía cạnh tổ chức các phân tử trong những eo này, đặc biệt mật độ các kênh Na<sup>+</sup> nhạy cảm với điện thế ''(voltage-gated Na<sup>+</sup> channels)'' rất đậm đặc (tạo điều kiện thuận lợi cho sự dẫn truyền "nhảy cóc"). Cơ chế dẫn truyền bước nhảy đã được giả thuyết bởi Ralph Lillie vào năm 1925,<ref>{{Chú thích tạp chí | author = Lillie RS | date = 1925 | title = Factors affecting transmission and recovery in passive iron nerve model | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-general-physiology_1925-03-20_7_4/page/n25 | journal = J. Gen. Physiol. | volume = 7 | pages = 473–507}} See also Keynes and Aidley, p. 78.</ref> tuy nhưng nhiều năm sau đó các bằng chứng thực nghiệm mới được đưa ra bởi Ichiji Tasaki<ref>{{Chú thích tạp chí | author = Tasaki I | date = 1939 | title = Electro-saltatory transmission of nerve impulse and effect of narcosis upon nerve fiber | journal = Amer. J. Physiol. | volume = 127 | pages = 211–27}}</ref> và Taiji Takeuchi,<ref>{{Chú thích tạp chí | author = Tasaki I, Takeuchi T | date = 1941 | title = Der am Ranvierschen Knoten entstehende Aktionsstrom und seine Bedeutung für die Erregungsleitung | journal = Pflüger's Arch. ges. Physiol. | volume = 244 | pages = 696–711}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = Tasaki I, Takeuchi T | date = 1942 | title = Weitere Studien über den Aktionsstrom der markhaltigen Nervenfaser und über die elektrosaltatorische Übertragung des nervenimpulses | journal = Pflüger's Arch. ges. Physiol. | volume = 245 | pages = 764–82}}<br />* {{Chú thích sách | author = Tasaki I | date = 1959 | title = Conduction of the nerve impulse | title = Handbook of Physiology: Neurophysiology | edition = (sect. 1, vol. 1) | editor = J Field, HW Magoun, VC Hall | publisher = American Physiological Society | location = Washington, D.C. | pages= 75–121}}</ref> Alan Hodgkin và Robert Stämpfli.<ref>{{Chú thích tạp chí | author = [[Andrew Huxley|Huxley A]], Stämpfli R | date = 1949 | title = Evidence for saltatory conduction in peripheral myelinated nerve-fibers | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1949_108/page/315 | journal = Journal of Physiology | volume = 108 | pages = 315–39}}<br />* {{Chú thích tạp chí | author = [[Andrew Huxley|Huxley A]], Stämpfli R | date = 1949 | title = Direct determination of membrane resting potential and action potential in single myelinated nerve fibers | journal = Journal of Physiology | volume = 112 | pages = 476–95}}</ref> Ngược lại, ở những sợi trục không có bao myelin, điện thế hoạt động sẽ được kích hoạt tại vị trí màng bất kỳ và truyền liên tục theo sợi trục giống như sóng cơ học.

Sự hiện diện của cấu trúc vỏ myelin đã tạo ra hai thuận lợi quan trọng: đó là sự tăng vọt về tốc độ và hiệu quả năng lượng. Đối với sợi trục myelin hóa có đường kính lớn hơn 1 micrômét (đường kính sợi trục tối thiểu), sự tăng cường về vận tốc điện thế hoạt động sẽ gấp 10 lần.<ref name="hartline_2007" /> Ngược lại, các sợi có bao myelin nhỏ hơn các sợi không myelin khi chúng đều truyền tải tín hiệu điện với cùng một vận tốc như nhau. Chẳng hạn như là, điện thế hoạt động di chuyển với vận tốc là 25&nbsp;m/s ở cả sợi trục ếch (có myelin) và sợi trục mực ống khổng lồ (không có myelin), nhưng sợi trục ếch có đường kính nhỏ hơn gấp 30 lần và diện tích mặt cắt ngang ''(cross-sectional area)'' nhỏ hơn gấp 100 lần. Hơn nữa, vì dòng chảy của các hạt mang điện chỉ giới hạn ở vùng eo Ranvier, hiện tượng "rò rỉ" ion xuyên màng rất ít xảy ra, điều này giúp giảm thiểu sự thất thoát của năng lượng chuyển hóa. Sự tiết kiệm này có ý nghĩa quan trọng về mặt chọn lọc tự nhiên, do hệ thần kinh người sử dụng xấp xỉ khoảng 20% năng lượng chuyển hóa của cơ thể.<ref name="hartline_2007">{{Chú thích tạp chí |author=Hartline DK, Colman DR |title=Rapid conduction and the evolution of giant axons and myelinated fibers |journal=Curr. Biol. |volume=17 |issue=1 |pages=R29–R35 |year=2007 |pmid=17208176 |doi=10.1016/j.cub.2006.11.042}}</ref>
[[Tập tin:Conduction velocity and myelination.png|trái|nhỏ|321x321px|Biểu đồ so sánh vận tốc của điện thế hoạt động ở sợi trục có bao myelin và không có bao myelin ở loài mèo.<ref>Schmidt-Nielsen, Figure 12.13.</ref> Vận tốc xung điện ''v'' của nơron có bao myelin thay đổi hầu như tuyến tính với đường kính sợi trục ''d'' (tức là vận tốc tỷ lệ với đường kính, ''v'' ∝ ''d''),<ref name ="zz" /> trong khi vận tốc của nơron không có bao myelin thì tỷ lệ với căn bậc hai của đường kính sợi (''v'' ∝√ ''d'').<ref>{{Chú thích tạp chí | author = [[W. A. H. Rushton|Rushton WAH]] | date = 1951 | title = A theory of the effects of fibre size in the medullated nerve | url = https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_the-journal-of-physiology_1951_115/page/101 | journal = Journal of Physiology | volume = 115 | pages = 101–22}}</ref> Đường màu đỏ và màu xanh phù hợp với dữ liệu thực nghiệm, mặt khác đường nhiều chấm là các giá trị ngoại suy từ lý thuyết.   ]]
Chiều dài của những đoạn myelin hóa trong sợi trục đóng vai trò quan trọng, quyết định nên sự hiện hành của thuộc tính nhảy cóc đối với tế bào thần kinh. Để tối ưu hóa vận tốc của điện thế hoạt động, độ dài của các đoạn myelin nên đạt giá trị tối đa để tín hiệu điện truyền đi qua các eo Ranvier không bị suy giảm. Về bản chất, những phần myelin hóa nhìn chung được mở rộng ra tọa thành ít nhất hai eo (hay "nốt") đủ để dẫn truyền tín hiệu điện một cách thụ động, và biên độ được duy trì đủ để gây ra một điện thế hoạt động khác tại eo thứ hai hay thứ ba. Vì vậy, hệ số an toàn ''(safety factor)'' của cơ cấu dẫn truyền bước nhảy vẫn cao, cho phép sự lan truyền diễn ra bình thường qua những cầu nối như vậy trong trường hợp chấn thương thần kinh. Tuy nhiên, điện thế hoạt động có thể kết thúc sớm tại những vị trí có hệ số an toàn thấp, hay thậm chí ở những nơron không có bao myelin; ví dụ như tại điểm phân nhánh của sợi trục, nơi mà sợi trục phân chia làm hai.<ref>Bullock, Orkland, and Grinnell, p. 163.</ref>

Một số bệnh làm thoái hóa bao myelin và đánh mất khả năng dẫn truyền bước nhảy, như thế vận tốc của điện thế hoạt động sẽ bị giảm xuống.<ref>{{Chú thích tạp chí |author=Miller RH, Mi S |title=Dissecting demyelination |journal=Nat. Neurosci. |volume=10 |issue=11 |pages=1351–54 |year=2007 |pmid=17965654 |doi=10.1038/nn1995}}</ref> Điển hình nhất là căn bệnh đa xơ cứng (hay còn gọi là xơ cứng rải rác, ''multiple sclerosis''), trong đó lớp vỏ myelin bị phá hủy và kéo theo sự tổn hại về chức năng vận động phối hợp.<ref>{{Chú thích sách | author = Waxman SG | date = 2007 | chapter = Multiple Sclerosis as a Neurodegenerative Disease | title=Molecular Neurology |editor = Waxman SG | publisher = Elsevier Academic Press | location = Burlington, MA | isbn = 978-0-12-369509-3 | pages = 333&ndash;46}}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Compston A, Coles A | title = Multiple sclerosis | journal = Lancet | volume = 372 | issue = 9648 | pages = 1502–17 | date = October 2008 | pmid = 18970977 | doi = 10.1016/S0140-6736(08)61620-7 | s2cid = 195686659 | author1-link = Alastair Compston }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Compston A, Coles A | title = Multiple sclerosis | journal = Lancet | volume = 359 | issue = 9313 | pages = 1221–31 | date = April 2002 | pmid = 11955556 | doi = 10.1016/S0140-6736(02)08220-X | s2cid = 14207583 }}</ref><ref>{{Chú thích sách|title=Bradley's neurology in clinical practice.|url=https://archive.org/details/bradleysneurolog00unse|year=2012|publisher=Elsevier/Saunders|location=Philadelphia, PA|isbn=978-1-4377-0434-1|edition=6 |vauthors=Murray ED, Buttner EA, Price BH |veditors=Daroff R, Fenichel G, Jankovic J, Mazziotta J }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Piryonesi SM, Rostampour S, Piryonesi SA | title = Predicting falls and injuries in people with multiple sclerosis using machine learning algorithms | journal = Multiple Sclerosis and Related Disorders | volume = 49 | pages = 102740 | date = January 2021 | pmid = 33450500 | doi = 10.1016/j.msard.2021.102740 | s2cid = 231624230 }}</ref><ref>{{Chú thích tạp chí | vauthors = Mazumder R, Murchison C, Bourdette D, Cameron M | title = Falls in people with multiple sclerosis compared with falls in healthy controls | journal = PLOS ONE | volume = 9 | issue = 9 | pages = e107620 | date = 25 September 2014 | pmid = 25254633 | pmc = 4177842 | doi = 10.1371/journal.pone.0107620 | bibcode = 2014PLoSO...9j7620M | doi-access = free }}</ref>

{{Clear}}

=== '''Lý thuyết điện thần kinh''' ===
{{Bài chi tiết|Lý thuyết điện thần kinh}}
[[Tập tin:NeuronResistanceCapacitanceRev.jpg|nhỏ|363x363px|Lý thuyết điện thần kinh đã được xây dựng một cách đơn giản hóa thành sơ đồ vật lý trên cấu trúc sợi thần kinh. Mạch điện RC mạng kết nối tương đương với các phân vùng của mỏm thần kinh thụ động. Điện trở ngoại màng ''r<sub>e</sub>'' (hình thành đối xứng với điện trở nội màng ''r<sub>i</sub>'' ) không hiển thị trên hình, vì giá trị của nó rất nhỏ; trong môi trường ngoại bào có thể giả định rằng giá trị điện thế ở tất cả mọi nơi là như nhau.]]
Bằng việc đưa ra lý thuyết điện thần kinh ''(cable theory'', hay còn gọi là lý thuyết dây "cáp" điện sinh vật'')'',<ref name="rall_19892">[[Wilfrid Rall|Rall, W]] in {{harvnb|Koch|Segev|1989|loc=''Cable Theory for Dendritic Neurons'', pp. 9–62.}}</ref> người ta đã có thể định lượng được dòng điện sống được tạo ra trong cấu trúc sợi trục và cả sự vận động ''(dynamics)'' của nó. Ngoài ra, các mô hình phức tạp hơn cũng ra đời, chẳng hạn như là mô hình từng phần ''(compartmental model)''.<ref name="segev_1989">{{Chú thích sách|title=Methods in Neuronal Modeling: From Synapses to Networks.|url=https://archive.org/details/methodsinneurona0000unse|vauthors=Segev I, Fleshman JW, Burke RE|date=1989|publisher=The MIT Press|isbn=978-0-262-11133-1|editor1-link=Christof Koch|veditors=Koch C, Segev I|location=Cambridge, Massachusetts|pages=[https://archive.org/details/methodsinneurona0000unse/page/63 63]–96|chapter=Compartmental Models of Complex Neurons|lccn=88008279|oclc=18384545}}</ref> Lý thuyết cáp điện đã được phát triển từ năm 1855 bởi Lord Kelvin qua việc mô hình tuyến cáp điện tín xuyên Đại Tây Dương, vào năm 1946 Hodgkin và Rushton đã nghiên cứu ra được những điểm tương đồng của dây cáp với tế bào thần kinh.<ref name="hodgkin_1946" group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Rushton WA|date=December 1946|title=The electrical constants of a crustacean nerve fibre|journal=Proceedings of the Royal Society of Medicine|volume=134|issue=873|pages=444–79|bibcode=1946RSPSB.133..444H|doi=10.1098/rspb.1946.0024|pmid=20281590|doi-access=free|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}</ref> Trong lý thuyết điện thần kinh cơ bản, cấu trúc thần kinh được cho là có khả năng dẫn truyền điện năng một cách thụ động (tức là các ''Electrotonic potentials'', hay còn gọi là điện thế khởi sinh, trong đó "thụ động" mang ý nghĩa sự thay đổi về điện thế không gây ra các biến đổi trên tính thấm màng), các sợi nhánh đã được cấu trúc hóa lại với hình dạng là dây cáp dẫn điện hình trụ tuyệt đối, tất cả đã được mô tả qua phương trình vi phân từng phần:<ref name="rall_19892"/>

<math>
   \lambda^2 \frac{\partial^2 V_{m}(x, t)}{\partial x^2} - \tau \frac{\partial V_{m}(x, t)}{\partial t} - V_{m}(x, t)= 0. \quad\ </math>

Trong đó ''V(x, t)'' là điện thế xuyên màng tại thời gian ''t'' và vị trí ''x'' dọc theo chiều dài tế bào thần kinh, và trong đó đại lượng λ và τ đặc trưng cho sự phân rã của điện thế khởi sinh theo không gian và thời gian (λ và τ cũng được coi là các hằng số sinh học phụ thuộc đặc tính của nơron). Theo như sơ đồ mạch điện, những đại lượng này có thể được xác định từ điện trở ''(resistances)'' và điện dung ''(capacitances)'' trên mỗi độ dài đơn vị.{{sfn|Purves|Augustine|Fitzpatrick|Hall|2008|pp=52–53}}

<math>
\tau = r_{m} c_{m}</math>

<math>
\lambda = \sqrt{\frac{r_{m}}{r_{i} + r_{e}}}</math>

[[Tập tin:AP decay.png|trái|nhỏ|324x324px|Theo lý thuyết điện thần kinh, giá trị sóng điện thế sẽ càng giảm theo khoảng cách trên tế bào nơron.]]
Thước đo không gian và thời gian này được dùng để hiểu sự phụ thuộc của tốc độ xung thần kinh vào đường kính của nơron trên những sợi không myelin hóa. Chẳng hạn, chu kỳ τ sẽ tăng lên cùng với điện trở màng ''r<sub>m</sub>'' và điện dung màng ''c<sub>m</sub>''. Khi điện dung tăng, để tạo ra được một dòng điện xuyên màng cần phải có nhiều hạt điện tích vận chuyển qua màng (theo như phương trình ''q=CV''); khi điện trở tăng, có ít điện tích được vận chuyển trong mỗi đơn vị thời gian, làm cho quá trình cân bằng diễn ra chậm hơn. Tương tự, nếu như giá trị trở nội tại ''r<sub>i</sub>''  ''(internal resistance)'' của sợi trục trên mỗi độ dài đơn vị được cho là giảm so với sợi trục khác (đồng nghĩa với việc bán kính của sợi trục đó lớn hơn), lúc này hằng số λ tăng lên; tức là tương đương với khả năng mà xung điện thế đi được sẽ càng xa tính từ điểm phát sinh và như thế vận tốc của xung động cũng tăng. Nếu như điện trở màng ''r<sub>m</sub>'' tăng, thì xác suất "rò rỉ" dòng hạt mang điện qua màng sẽ thấp đi, như vậy khiến cho λ sẽ càng lớn, tăng cường tốc độ xung thần kinh. Một cách ẩn dụ, dòng điện được phóng vào mỏm thần kinh tức sợi nhánh được ví như ném hòn đá tảng vào hồ nước, làn sóng nước càng ra xa sẽ càng nhỏ dần.

''Hằng số không gian'' λ đóng vai trò quan trọng giúp đo lường được giới hạn phân rã của xung điện động trong một phạm vi nhất định. Giả sử rằng một xung điện thế ''EPSP'' trong trạng thái ổn định đi được một khoảng cách λ trong hệ thống thần kinh thì tương ứng nó sẽ có sự suy giảm về biên độ khoảng 1/e hay 37% giá trị ban đầu, ''chỉ'' trong trường hợp dây thần kinh hình trụ dài vô tận ''(infinite)'' hay bán vô tận ''(semi-infinite)''. Không gian mà ''EPSP'' đi được và những điều kiện giới hạn, cũng như là sự hiện diện của các cấu tạo nhánh rất phức tạp, kích thước hạn hẹp của dây thần kinh, là những vấn đề quan trọng để tính ra được các tham số chính xác của hiện tượng tắt dần dao động điện trong trạng thái ổn định.

''Hằng số thời gian'' τ được định nghĩa là giá trị quy ước cho sự suy giảm về biên độ điện thế theo thời gian, τ là khoảng thời gian ước tính sự phân rã của xung điện động, trải qua τ giá trị điện thế suy giảm 1/e tức là 37% giá trị ban đầu và chỉ xét trong trường hợp đẳng điện và các tế bào đều phân cực đồng đều.

{{Clear}}

== Điện thế hoạt động hoàn thành ==

=== Synap hóa học ===
{{Bài chi tiết|Synap hóa học|Chất dẫn truyền thần kinh|Điện thế kích thích sau synap|Điện thế ức chế sau synap}}
[[Tập tin:OSC Microbio 15 03 Neurotoxin.jpg|trái|nhỏ|382x382px|Độc tố botulinum ức chế sự giải phóng của phân tử acetylcholine, khi đó quá trình co cơ không thể diễn ra. Mặt khác, độc tố tetanus ngăn chặn phân tử glycine và GABA, kìm hãm sự ức chế synap và như thế tiến trình co cơ diễn ra một cách không thể kiểm soát.]]
Điện thế hoạt động khi lan truyền đến các cúc tận cùng sẽ gây ra sự giải phóng các chất dẫn truyền thần kinh vào khe synap.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích sách|title=Pharmacology of Neurotransmitter Release|vauthors=Süudhof TC|year=2008|isbn=978-3-540-74804-5|series=Handbook of Experimental Pharmacology|volume=184|pages=1–21|chapter=Neurotransmitter release|doi=10.1007/978-3-540-74805-2_1|pmid=18064409|issue=184}}</ref> Những phân tử dẫn truyền thần kinh với kích thước nhỏ làm mở ra các kênh ion tại màng tế bào sau synap; hầu hết các cúc tận cùng của một nơron chỉ phóng thích cùng một loại hóa chất dẫn truyền đặc thù. Khi điện thế hoạt động đến màng tế bào trước synap, tại đó có các kênh calci nhạy cảm với điện thế ''(voltage-sensitive calcium channels)'' sẽ được kích hoạt; dòng chảy của ion calci đi vào bên trong tế bào khiến cho những bọc synap chứa chất dẫn truyền thần kinh di chuyển hướng về màng tế bào, kết quả là cơ chế xuất bào diễn ra với sự hòa nhập của bọc synap với màng sinh chất, đưa một loạt các lượng tử vào khe synap.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Rusakov DA|date=August 2006|title=Ca2+-dependent mechanisms of presynaptic control at central synapses|journal=The Neuroscientist|volume=12|issue=4|pages=317–26|doi=10.1177/1073858405284672|pmc=2684670|pmid=16840708}}</ref> Quá trình phức tạp này chịu tác động ức chế của các độc tố thần kinh ''(neurotoxins)'' tetanospasmin (độc chất uốn ván) và botulinum.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Humeau Y, Doussau F, Grant NJ, Poulain B|date=May 2000|title=How botulinum and tetanus neurotoxins block neurotransmitter release|url=https://archive.org/details/sim_biochimie_2000-05_82_5/page/427|journal=Biochimie|volume=82|issue=5|pages=427–46|doi=10.1016/S0300-9084(00)00216-9|pmid=10865130}}</ref>

=== Synap điện ===
{{Bài chi tiết|Synap điện|Liên kết khe|Connexin|}}

Một số synap không cần đến "phân tử môi giới" truyền đạt tín hiệu thần kinh, thay vào đó tế bào trước và sau synap kết nối với nhau qua những cầu nối bào tương.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Zoidl G, Dermietzel R|date=November 2002|title=On the search for the electrical synapse: a glimpse at the future|journal=Cell and Tissue Research|volume=310|issue=2|pages=137–42|doi=10.1007/s00441-002-0632-x|pmid=12397368|s2cid=22414506}}</ref> Khi điện thế hoạt động đi đến được synap, dòng ion đi vào trong tế bào trước synap có thể vượt màng ngăn của hai tế bào và di chuyển vào tế bào sau synap thông qua các lỗ thông tạo bởi 6 phân tử connexin.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Brink PR, Cronin K, Ramanan SV|date=August 1996|title=Gap junctions in excitable cells|journal=Journal of Bioenergetics and Biomembranes|volume=28|issue=4|pages=351–8|doi=10.1007/BF02110111|pmid=8844332|s2cid=46371790}}</ref> Chính vì thế, điện thế hoạt động có thể trực tiếp kích thích tế bào sau synap. Synap điện cho phép truyền tin nhanh hơn bởi vì nó không cần sự khuếch tán chậm của các hóa chất thần kinh vào trong khe synap. Nhờ những đặc tính của synap điện, cụ thể trong trường hợp đáp ứng nhanh và khi sự phối hợp về thời gian là quan trọng, chẳng hạn như là phản xạ thoát, cơ quan võng mạc của loài động vật có đốt sống, và tim.

==== Khớp nối thần kinh cơ ====
{{Bài chi tiết|Khớp nối thần kinh cơ|Thụ thể acetylcholine|Cholinesterase}}

Khớp nối thần kinh cơ là dạng đặc biệt của synap hóa học, trong đó sợi trục của các nơron vận động cho ra các nhánh tận cùng tại sợi cơ.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Hirsch NP|date=July 2007|title=Neuromuscular junction in health and disease|url=https://archive.org/details/sim_british-journal-of-anaesthesia_2007-07_99_1/page/132|journal=British Journal of Anaesthesia|volume=99|issue=1|pages=132–8|doi=10.1093/bja/aem144|pmid=17573397|doi-access=free|df=dmy-all}}</ref> Trong trường hợp như vậy, chất dẫn truyền thần kinh ở đây chính là phân tử acetylcholine, một khi được giải phóng sẽ gắn vào thụ thể acetylcholine là các protein xuyên màng sinh chất ''(sarcolemma)'' của tế bào cơ. <ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Hughes BW, Kusner LL, Kaminski HJ|date=April 2006|title=Molecular architecture of the neuromuscular junction|url=https://archive.org/details/sim_muscle-nerve_2006-04_33_4/page/445|journal=Muscle & Nerve|volume=33|issue=4|pages=445–61|doi=10.1002/mus.20440|pmid=16228970|s2cid=1888352}}</ref> Tuy nhiên, các phân tử acetylcholine sẽ không liên kết lâu, chúng sẽ sớm bị tách ra và nhanh chóng bị thủy phân bởi tập hợp những enzyme acetylcholinesterase có tại synap. Enzyme này làm giảm kích thích quá mức đến sợi cơ, khiến cho mức độ và thời gian co cơ được điều hòa một cách chính xác. Có một số loại chất độc gây bất hoạt enzyme acetylcholinesterase nhằm mục đích chặn lại cơ chế kiểm soát này, chẳng hạn là các chất độc thần kinh sarin và tabun,<ref name="Newmark" group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Newmark J|date=January 2007|title=Nerve agents|journal=The Neurologist|volume=13|issue=1|pages=20–32|doi=10.1097/01.nrl.0000252923.04894.53|pmid=17215724|s2cid=211234081}}</ref> và thuốc trừ sâu như diazinon và malathion.<ref group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Costa LG|date=April 2006|title=Current issues in organophosphate toxicology|journal=Clinica Chimica Acta; International Journal of Clinical Chemistry|volume=366|issue=1–2|pages=1–13|doi=10.1016/j.cca.2005.10.008|pmid=16337171}}</ref>

{{Clear}}

== Sự phát triển của điện thế hoạt động theo từng thời kỳ ==
[[Tập tin:A-Fluorescent-Genetically-Encoded-Voltage-Probe-Capable-of-Resolving-Action-Potentials-pone.0043454.s001.ogv|nhỏ|336x336px|Video mô tả điện thế hoạt động trên nơron tháp, thông qua kỹ thuật huỳnh quang phát hiện sự thay đổi về điện thế màng. Màu xanh chỉ cho trạng thái màng đang cực hóa (siêu phân cực), màu đỏ thể hiện chu kỳ điện thế hoạt động diễn ra (và đạt đỉnh điểm), màu vàng thể hiện giai đoạn trung gian.]]
Khả năng của nơron trong việc tạo ra và lan truyền các điện thế hoạt động được cho là thay đổi theo sự phát triển của hệ thống thần kinh cả trung ương lẫn ngoại vi. Khuynh hướng biến đổi điện thế màng nhiều hay ít là phụ thuộc vào tính trở kháng đầu vào của màng tế bào. Khi một tế bào sinh trưởng, có nhiều kênh được tổng hợp ngay trên màng, điều này khiến cho tính trở kháng đầu vào giảm xuống. Một nơron đã trưởng thành cũng phải trải qua những thay đổi ngắn về điện thế màng khi dòng điện được phóng tại các khớp synap. Các nơron vùng nhân gối ngoài ''(lateral geniculate nucleus)'' của loài chồn sương có giá trị hằng số thời gian dài và giá trị điện thế biến thiên giảm tại giai đoạn mới sinh ra (P0) hơn là tại thời điểm 30 ngày tuổi (P30).<ref name=":02">{{chú thích sách|title=Development of the nervous system|url=https://archive.org/details/developmentofner0000sane_w9t1|last1=Sanes|first1=Dan H.|last2=Reh|first2=Thomas A|date=2012-01-01|publisher=Elsevier Academic Press|isbn=9780080923208|edition=Third|pages=[https://archive.org/details/developmentofner0000sane_w9t1/page/211 211]–214|oclc=762720374|name-list-style=vanc}}</ref> Hệ quả của sự suy giảm về thời gian điện thế hoạt động đó là các tín hiệu được bảo toàn và vẫn giữ độ chính xác khi đáp ứng với kích thích tần số cao. Những nơron chưa trưởng thành dễ xảy ra hiện tượng ức chế synap hơn là điện thế hóa khi kích thích tần số cao hiện diện.<ref name=":02" />

Trong thời kỳ phát triển sớm của nhiều sinh vật khác nhau, chu kỳ điện thế hoạt động thực tế được khởi động bởi dòng chảy calci hơn là dòng natri. Quá trình động lực học của sự mở và đóng những kênh calci trong giai đoạn phát triển là chậm hơn so với các kênh natri nhạy cảm với điện thế (chuyển tải các điện thế hoạt động trong các nơron trưởng thành). Thời gian mở cổng kênh calci dài có thể dẫn đến các chu kỳ của điện thế hoạt động diễn ra rất chậm so với những nơron trưởng thành.<ref name=":02" /> Các tế bào thần kinh thuộc loài ếch ''Xenopus'' đã tạo ra được các điện thế hoạt động sơ khai với khoảng thời gian từ 60–90 ms. Trong sự tăng trưởng của sinh vật này, thời gian này giảm 1 ms. Sự suy giảm mạnh này có hai lý do. Thứ nhất, hiện tượng tăng khử cực chịu trách nhiệm chủ yếu bởi các kênh ion natri.<ref>{{chú thích sách|title=Calcium Channels: Their Properties, Functions, Regulation, and Clinical relevance|url=https://archive.org/details/calciumchannelst0000unse|last=Partridge|first=Donald|publisher=CRC Press|year=1991|isbn=9780849388071|pages=[https://archive.org/details/calciumchannelst0000unse/page/138 138]–142|name-list-style=vanc}}</ref> Và thứ hai, các kênh kali bắt đầu hoạt động mạnh mẽ và sản sinh ra dòng chảy ion kali ra bên ngoài tế bào gấp 3.5 lần, các kênh này được gọi là ''bộ máy phân tử chỉnh lưu và cản trở dòng điện (delayed rectifier)'', và được hoạt hóa trong giai đoạn màng bị khử cực. Sự hoàn thiện của các kênh kali nhạy cảm với điện thế giúp vận chuyển lượng lớn ion K<sup>+</sup> ra ngoài màng, thiết lập màng tế bào vào trạng thái nghỉ, và giới hạn dòng ion calci đi vào bên trong tế bào trong điện thế hoạt động.<ref name=":02" />
[[Tập tin:Action-potential-processing-in-a-detailed-Purkinje-cell-model-reveals-a-critical-role-for-axonal-Video1.ogv|trái|nhỏ|403x403px|Video minh họa điện thế hoạt động trên tế bào Purkinje.]]
Để chuyển đổi dạng điện thế hoạt động phụ thuộc Ca<sup>2+</sup> sang dạng điện thế hoạt động phụ thuộc Na<sup>+</sup>, các kênh ion mới cần phải được sinh tổng hợp và gắn vào màng tế bào. Nếu như tế bào thần kinh của những loài Xenopus được nuôi dưỡng trong môi trường có dùng chất ức chế quá trình tổng hợp RNA (hay protein), thì sự chuyển đổi này sẽ bị chặn lại.<ref>{{chú thích sách|url=https://www.springer.com/us/book/9780306415500|title=Cellular and Molecular Biology of Neuronal Development {{!}} Ira Black {{!}} Springer|last=Black|first=Ira|publisher=Springer|year=1984|isbn=978-1-4613-2717-2|pages=103|language=en|name-list-style=vanc|archive-url=https://web.archive.org/web/20170717154858/http://www.springer.com/us/book/9780306415500|archive-date=17 July 2017|df=dmy-all|url-status=live}}</ref> Thậm chí rằng hoạt động điện của tự thân tế bào có thể đóng vai trò trong việc biểu hiện gen mã hóa kênh protein. Giả sử điện thế hoạt động trong tế bào cơ của loài Xenopus không diễn ra, tương ứng mật độ dòng chảy của ion Na<sup>+</sup> và K<sup>+</sup> cũng sẽ dừng lại.<ref>{{chú thích sách|url=https://archive.org/details/currenttopicsind0000unse_x6e1|title=Current Topics in Developmental Biology, Volume 39|last=Pedersen|first=Roger|publisher=Elsevier Academic Press|year=1998|isbn=9780080584621|name-list-style=vanc}}</ref>

Sự phát triển của đặc tính điện thế cũng được thấy ở rất nhiều loài. Cụ thể, người ta nhận thấy rằng là dòng chảy ion Na<sup>+</sup> và K<sup>+</sup> của loài Xenopus tăng đột ngột sau khi tế bào nơron trải qua giai đoạn cuối cùng của chu kỳ nguyên phân ''(telophase)''. Mật độ các kênh Na<sup>+</sup> phân bố tại cấu trúc vỏ não chuột tăng gấp 6–10 lần trong vòng hai tuần đầu tiên sau sinh.<ref name=":02" />

{{Clear}}

== Sự lan truyền ngược của điện thế hoạt động ==
[[Tập tin:BAC firing.gif|nhỏ|442x442px|Hình ảnh mô phỏng sự lan truyền ngược của điện thế hoạt động (màu đỏ) với sự hoạt hóa của các kênh Ca<sup>2+</sup>.]]
Hiện tượng điện thế hoạt động truyền ngược lại ''(backpropagating AP)'' đến sợi nhánh đã được giới khoa học quan sát và nghiên cứu dày công. Trên sợi trục, sự hiện diện của các kênh cổng điện thế Na<sup>+</sup> và K<sup>+</sup> đã tạo ra hàng loạt các chu kỳ điện thế hoạt động, nhưng tại màng sợi nhánh, ngưỡng kích thích tại nơi đó cao khiến cho tín hiệu điện trước synap không thể gây ra điện thế hoạt động. Thay vào đó, khi thân thần kinh đã khử cực đến một mức độ vừa đủ bằng việc tích hợp các điện thế khởi sinh, mới có thể kích hoạt điện thế hoạt động và lan truyền một chiều dọc theo sợi trục. Tuy nhiên các dữ kiện thực nghiệm đã cho thấy rằng, thân thần kinh cũng có thể khử cực và làm cho khu vực sợi nhánh cũng khử cực theo vì ở đó có các kênh cổng điện thế Na<sup>+</sup>. Sự lan ngược này có thể ví như làn sóng vang dội lại từ các điện thế hoạt động khởi phát ngay tiểu đồi sợi trục (hay đoạn đầu sợi trục, ''axon initial segments''). Điện thế hoạt động lan theo sợi trục đồng thời tạo ra tín hiệu ngược chiều, đến sợi nhánh hoạt hóa những kênh cổng điện thế Ca<sup>2+</sup> dẫn đến sự hình thành của điện thế hoạt động đặc biệt tại đó.

Cần phải lưu ý rằng độ mạnh của điện thế hoạt động ngược thay đổi rất nhiều giữa nhiều loại tế bào nơron khác nhau. Một số loại tế bào nơron không làm thay đổi (hoặc rất ít) biên độ của điện thế hoạt động ngược lan đến cấu trúc cây sợi nhánh, trong khi những tế bào khác, chẳng hạn như tế bào Purkinje trong tiểu não, cản trở điện thế hoạt động rất nhiều và như thế hiện tượng này rất ít diễn ra. Hơn nữa, sự phong phú của các loại tế bào đã thể hiện ra mức độ phân rã biên độ khác nhau trong quá trình lan truyền ngược. Người ta cho rằng là mỗi một loại tế bào nơron chứa số lượng các kênh cổng điện thế riêng biệt cần thiết cho việc dẫn truyền điện thế hoạt động trong sợi nhánh. Tuy nhưng, nhiều kênh K<sup>+</sup> loại A tập trung tương đối cao tại mỏm thần kinh đã hạn chế khả năng lan truyền ngược của điện thế hoạt động ngăn chặn vòng điều hòa dương tính diễn ra, không tạo ra được các chu kỳ bất tận và như vậy bảo vệ tế bào khỏi những tổn hại.
[[Tập tin:Action potential8.jpg|trái|nhỏ|Sự lan truyền ngược của điện thế hoạt động trong nơron nhân lưới đồi thị (TRN). A, hình minh họa nơron TRN dưới kính hiển vi này sử dụng kỹ thuật hình ảnh kích thích hai photon ''(two-photon excitation microscopy)'', cho thấy vị trí hai pi-pét ghi lại hoạt động điện thế tại thân thần kinh (xanh) và sợi nhánh (đỏ). Qua vi điện cực đặt vào tại những cấu trúc như thế, cho phép ghi lại các dữ liệu thực nghiệm. B, nhà nghiên cứu tiến hành tiêm lượng ít dung dịch ion vào thân thần kinh, chu kỳ điện thế hoạt động diễn ra thể hiện qua các giá trị V<sub>m</sub> và δV/δt ghi lại qua sợi nhánh (EbAP, đỏ) và thân thần kinh (EAP, xanh) từ bốn nơron TRN khác nhau với khoảng cách tăng dần từ thể soma. C, hàng loạt điện thế hoạt động đặc trưng dạng đơn ghi được từ thân thần kinh (TAP, xanh) và sợi nhánh (TbAP, đỏ) của nơron TRN, khi tiến hành tiêm dung dịch ion thời gian dài. D, đường xám thể hiện sự tương đồng về hình dạng của các TAP và TbAP trong hộp đường đứt nét hình C. Đường màu đỏ TbAP và màu xanh TAP là các giá trị trung bình. E, EAP (xanh) và EbAP (đỏ) ghi lại được cùng một vị trí sợi nhánh trong cùng một nơron TRN so sánh với giá trị trung bình TAP và TbAP (đường màu xám).  |402x402px]]
Sự lan ngược trở lại của điện thế hoạt động có thể làm giảm ngưỡng kích thích tại sợi nhánh, và ảnh hưởng đến khả năng phóng ra điện thế hoạt động của nơron. Các tín hiệu điện hưng phấn đến từ synap vào nhánh cụm ''(apical tuft)'' cộng với các tín hiệu đầu vào của nhánh nền (tức những điện thế hoạt động ngược) sẽ tạo ra hàng loạt các điện thế hoạt động ngắn hạn. Loạt xung điện thế hoạt động ''(bursting)'' truyền dọc theo sợi trục chính đến các nơron mục tiêu, tại tận cùng sợi trục người ta đã nhận thấy rằng cơ chế thuận hóa ngắn hạn ''(short-term facilitation)'' diễn ra chứng tỏ rằng xung động phối hợp là hiệu quả hơn nhiều so với xung đơn. Những bộ phận nơron tháp ''(pyramidal neuron)'' kết nối qua synap với rất nhiều loại tế bào sau synap khác nhau, do đó bằng việc tạo ra loạt khối điện thế hoạt động trong phạm vi thân thần kinh đến sợi nhánh, trong thời gian ngắn khiến cho các kết nối điện giữa nơron tháp với những tế bào đích khác nhau càng thêm hiệu quả.

Điện thế hoạt động ngược cũng có thể mang toàn bộ tín hiệu đầu ra đưa đến vị trí synap kích thích (là nơi nhận tín hiệu đầu vào) và gây ra các đáp ứng cục bộ dài hạn tại đó làm tăng hiệu lực của synap. Những thay đổi như thế được kích hoạt phụ thuộc vào tương quan thời gian giữa điện thế hoạt động trước synap và điện thế hoạt động sau synap, khoảng ''thời gian vàng'' là 100 ms xét một cách tương đối. Dựa trên thứ tự xuất hiện chính xác của điện thế hoạt động tại nơron trước synap và điện thế hoạt động ngược của nơron sau synap trong cấu trúc nhánh, hiệu lực synap có thể tăng hoặc giảm sau thời gian vàng đó. Những thay đổi về hiệu lực của synap gây ra bởi những chu kỳ lặp lại gần như trùng hợp của điện thế hoạt động trước synap và điện thế hoạt động sau synap, thể hiện thông qua thuật ngữ ''tính mềm dẻo phụ thuộc thời gian điện thế hoạt động'' ''(STDP)''. Các thay đổi dài hạn trong tính hiệu lực của synap thường phụ thuộc vào sự tăng cường dòng chảy Ca<sup>2+</sup> vào nội bào qua các "chốt" NMDA, ngụ ý rằng sự lan truyền ngược của điện thế hoạt động là một trong những cơ chế kiểm soát khả năng mềm dẻo của synap qua nhiều dòng thác chuyển hóa được vận hành bởi biến đổi tăng về nồng độ Ca<sup>2+</sup> bên trong tế bào.

Cơ chế STDP làm tăng hiệu lực synap liên quan đến quá trình lưu thông ion calci vào nội bào qua thụ thể NMDA, người ta quan sát thấy rằng cơ chế này diễn ra khi, có sự xuất hiện đồng thời các EPSP và điện thế hoạt động ngược làm tăng vọt nồng độ ion Ca<sup>2+</sup> giới hạn tại vùng đuôi gai dưới dạng hàm trên tuyến tính (supralinear function), điều này đã được chứng minh qua thực nghiệm trên các nơron tháp khu vực CA1 vùng hải mã, nơron tháp vùng vỏ L5, nơron hình sao ''(stellate neuron)'' vùng vỏ L4, và nơron trung gian hai cụm ''(bitufted interneuron)'' vùng vỏ L2/3. Đối với cấu trúc đuôi gai của nơron hình sao L4, thời gian diễn ra quá trình tổng hợp các tín hiệu calci, gây ra bởi các tác động đồng thời của EPSP và điện thế hoạt động ngược bằng với thời gian khử hoạt các kênh NMDA.

Hiện tượng lan truyền ngược điện thế hoạt động có thể diễn ra trên tất cả các tế bào thần kinh? Thực tế rằng điện thế hoạt động ngược suy giảm về biên độ với mức độ khác nhau trên nhiều loại nơron đặc thù, chẳng hạn như tế bào tháp, tế bào sao, tế bào hai cụm, hiện tượng này đã thúc đẩy cơ chế STDP, và không có gì đáng ngạc nhiên là khả năng ảnh hưởng đến STDP cũng thay đổi trên cùng một loại nơron, phụ thuộc trên vị trí và sự phân bổ chính xác của các synap vào sợi nhánh. Điều này đúng đặc biệt với các tế bào tháp mang nhánh nền và nhánh đỉnh có hình học không gian rất phức tạp. Hơn nữa, xác suất hiện tượng xảy ra tăng lên cùng với tần số của điện thế hoạt động, và phụ thuộc rất lớn vào tín hiệu kích thích đầu vào dưới ngưỡng. 
[[Tập tin:NMDA-R plasticity.png|trái|nhỏ|386x386px|Thụ thể NMDA liên quan đến tính mềm dẻo của synap, tức là khả năng biến đổi thần kinh.]]
Các chất dẫn truyền thần kinh kinh điển và peptide thần kinh có thể được giải phóng từ cấu trúc sợi nhánh từ nhiều quần thể nơron khác nhau. Chức năng chính nhằm lan truyền tín hiệu ngược trở lại điều chỉnh sự lan truyền các hóa chất qua synap, hoạt động điện tế bào, và trong một số trường hợp làm thay đổi hình thái gốc của tế bào. Điện thế hoạt động ngược cũng thể hiện những vai trò như vậy, cụ thể hơn nó làm sợi nhánh phóng ra chất truyền đạt điều chỉnh lại sự phân biệt về mùi một cách chính xác. Và tương tự, xung thần kinh ngược chiều trong một số nơron trung gian vùng vỏ não mới gây ra sự giải phóng GABA từ sợi nhánh đến các cúc tận cùng của tế bào tháp, và ngược lại trong tế bào tháp sự hiện diện các xung ngược có thể kiểm soát sự phóng thích glutamate và cannabinoid từ sợi nhánh. Hai vòng ''feedback'' cục bộ có thể điều phối điện thế hoạt động trong cả hai nơron trung gian và nơron tháp để duy trì hoạt động thần kinh ổn định trong mạch cục bộ ở vỏ não.

Điện thế hoạt động ngược về cơ bản cần thiết cho quá trình ổn định hóa sự hình thành synap sơ khai trong mạch thần kinh đối với não bộ thời kỳ sau sinh, và cả sự phát triển phụ thuộc kinh nghiệm của hệ thần kinh trung ương. Các synap kích thích được tạo chủ yếu trên sợi nhánh, như vậy tín hiệu nối kết giữa sự tăng sinh cấu trúc sợi trục của nơron chiếu đến sợi nhánh của nơron nhận có khả năng liên quan đến tín hiệu điện của các sợi nhánh qua quá trình động học phụ thuộc Ca<sup>2+</sup>. 
[[Tập tin:Mainen-Sejnowski model.png|nhỏ|Sự đa dạng của cấu trúc sợi nhánh trong nơron vỏ não mới tác động lên điện thế hoạt động và gây ra các kiểu điện thế hoạt động khác nhau.]]
Trong giai đoạn đầu đời, các tế bào nơron thường biểu hiện ra những đợt tự phát của điện thế hoạt động cấp độ cao hơn so với người trưởng thành. Những nhà khoa học giả thuyết rằng dạng điện thế hoạt động ngược không chỉ đồng bộ hóa mạng lưới thần kinh đang phát triển qua các khớp synap nhánh-nhánh, mà còn có thể khiến sợi nhánh phóng ra các yếu tố tăng trưởng "hấp dẫn" quá trình tăng sinh sợi trục về phía nó, hay là như tín hiệu kích thích sự phân nhánh bên của sợi trục. Điện thế hoạt động ngược như cung cấp cho sợi nhánh "bản mã thần kinh sao lưu có điều chỉnh" bắt nguồn từ sợi trục và có thể ổn định hóa các kết nối synap ban đầu giữa những tổ hợp nơron trong đó phát động điện cho nhau. Đối với giai đoạn sau sinh, mật độ phân bố của các thụ thể NMDA (trong hệ thần kinh trung ương) điều phối dòng chảy ion tại khe synap nhiều hơn so với người trưởng thành, và vị trí synap kích thích mới hình thành chỉ chứa các thụ thể NMDA, có lẽ rằng là những synap mới này có tính chất điện rất yếu hay thậm chí là không có. Dòng chảy ion calci lưu lượng cao tập trung vào các sợi nhánh qua thụ thể NMDA gắn trên màng sau synap thậm chí vẫn có thể diễn ra trong trường hợp Mg<sup>2+</sup> chặn thụ thể NMDA, vì điện thế hoạt động ngược đã kéo Mg<sup>2+</sup> ra khỏi vị trí đặc hiệu trong khoảng thời gian ngắn. Về chức năng của điện thế hoạt động ngược trong việc tăng cường độ mạnh cho các mạch thần kinh chuyên biệt qua phối hợp đồng thời các điện thế hoạt động trước và sau synap trong tập hợp nơron thời kỳ phát triển sớm sau sinh hiện vẫn còn đang được nghiên cứu sâu hơn.

{{Clear}}

== Bùng nổ điện thế hoạt động ==
[[Tập tin:Bursting Examples.gif|nhỏ|352x352px|Các khối điện thế hoạt động hiện diện trong hệ thống thần kinh trung ương rất đa dạng, và các dạng trên là những dạng điển hình nhất.]]
Sự kiện truyền hàng loạt nhiều điện thế hoạt động, hay các khối điện thế hoạt động ''(bursting)'' là sự kiện của nơron phóng ra các cụm (khối) điện thế hoạt động đặc trưng bời sự lặp đi lặp lại. Mỗi một khối xung động như thế tiếp theo sau bằng giai đoạn không hoạt động ''(quiescence)'' trước khi khối xung động khác diễn ra. Bùng nổ hai điện thế hoạt động được gọi là nhị xung ''(doublet)'', ba điện thế hoạt động gọi là tam xung ''(triplet)'', tứ xung ''(quadruplet)'', và vân vân. Dạng khối của điện thế hoạt động ''(phasic activity)'' được cho là quan trọng đối với sự vận hành của mạch phát sinh điều hòa vận động trung ương, sự liên lạc qua các mật mã thần kinh ''(neural code)'', và liên quan đến một số bệnh lý thần kinh chẳng hạn như động kinh, cho đến các chức năng cảm giác, và hành vi có nhận thức. Hầu hết tất cả các nơron đều có thể hình thành vô số khối điện thế hoạt động dưới tác nhân kích thích hay bằng tác động dược lý. Nhiều cụm điện thế hoạt động diễn ra một cách tự động, là do sự tương tác lẫn nhau của dòng chảy ion nhanh chịu trách nhiệm cho hoạt động xung thần kinh, và dòng chảy chậm điều hòa lại trạng thái động học.

Đối với vùng vỏ não mới, có các nơron như sau:

* Các nơron khối nội tại ''(intrinsically bursting neurons, IB)'' phần lớn là những nơron tháp phân bố chủ yếu vùng vỏ não L5; khi gặp kích thích điện mạnh, ban đầu chúng phóng ra khối điện thế hoạt động, về sau dần suy giảm trở thành các điện thế hoạt động đơn (tonic activity).
* Các nơron khối chấn động ''(chattering neurons, CH)'' hay còn gọi là các tế bào khối nhịp nhanh (FRB) là những nơron tháp thuộc lớp 2-4, và chủ yếu ở lớp thứ 3. Chúng phóng ra các khối điện thế hoạt động với tần số cao khoảng 3-5 xung với khoảng thời gian giữa các xung ''(interburst period)'' tương đối ngắn.

Tại hồi hải mã, có các nơron như sau:

* Những nơron khối ngưỡng thấp ''(low-threshold bursters, LTB)'' là những nơron tháp vùng CA1, chúng phát ra khối điện thế hoạt động tần số cao đáp ứng với kích thích ngang ngưỡng. Trong nhóm này tồn tại một số nơron phát khối xung tự động.
* Những nơron khối ngưỡng cao ''(high-threshold bursters, HTB)'' tương tự nhưng chúng chỉ phóng hàng loạt điện thế hoạt động khi gặp kích thích trên ngưỡng.
[[Tập tin:Burst101.gif|trái|nhỏ|417x417px|Hình thể hiện chu kỳ của các khối điện thế hoạt động. Chú thích: '''duty cycle''': chu kỳ hoạt động, '''active phase''': giai đoạn hoạt động, '''interburst period''': thời gian giữa các khối điện thế hoạt động, '''quiescent period''': giai đoạn không hoạt động, '''intraburst period''': thời gian giữa các xung trong khối điện thế hoạt động.]]
Trong cấu trúc đồi thị, có các nơron như sau:

* Các mạch nơron đồi vỏ ''(thalamocortical neurons, TC)'' có thể tạo thành những khối xung động thần kinh, biên độ sẽ càng cao khi màng trong trạng thái siêu phân cực mạnh (ức chế), và vì thế cũng được gọi là khối xung động ngưỡng thấp (''low-threshold spike)''. Khi xung EPSP hiện diện rất ít, khiến cho màng đi vào trạng thái cực hóa, trong đó có các kênh Ca<sup>2+</sup> loại T trở nên khử bất hoạt ''(de-inactivation)'', điện thế hoạt động đơn ''(tonic mode)'' chuyển sang điện thế hoạt động khối ''(burst mode)''. Dạng điện thế hoạt động khối của mạng lưới nơron đồi vỏ chủ yếu diễn ra trong giai đoạn giấc ngủ sóng chậm.
* Nhóm nơron ức chế vùng nhân lưới đồi thị ''(reticular thalamic nucleus, RTN)'' cũng mang khả năng giống với các tế bào nơron đồi vỏ.
[[Tập tin:PD neuron staining and recording.png|nhỏ|290x290px|Hình trên cho thấy nơron chi phối cơ giãn môn vị, và là nơron tạo nhịp trong hạch miệng-dạ dày được nhuộm rõ qua việc tiêm vào nội bào phân tử huỳnh quang cho việc nghiên cứu và quan sát. Tiến hành ghi lại trạng thái động, người ta nhận ra rằng là các nơron này phóng ra các khối điện thế hoạt động mang tính nhịp điệu.]]
Đối với tiểu não chứa các tế bào Purkinje thường có dạng điện thế hoạt động đơn. Tuy nhiên khi tín hiệu synap đầu vào bị chặn, hoạt động của nơron chuyển sang dạng "ba phương thức" trong đó có giai đoạn phóng ra khối điện thế hoạt động. Ngoài ra, phức hợp tiền-Bötzinger là cụm nơron trung gian thuộc trung khu hô hấp trước của cấu trúc hành não. Các nơron này phóng ra các khối điện thế hoạt động theo chu kỳ kiểm soát chức năng hô hấp ở các loài động vật có vú. Một số nơron vùng trung não V phóng ra khối điện thế hoạt động nhịp nhàng, khi khử cực trên ngưỡng thấp. Tế bào nơron khối trước ''(anterior bursting neuron, AB)'' trong hạch miệng-dạ dày bắn các khối xung tự động có nhịp điệu. Nơron R15 tại khu vực hạch bụng của loài động vật chân bụng ''Aplysia Californica'', cũng phát ra khối điện thế hoạt động nhịp nhàng một cách tự động. Và các tế bào β đảo tụy hình thành khối xung thần kinh thực hiện việc kiểm soát sự giải phóng của phân tử insulin.

Những cụm điện thế hoạt động được xem như là các đơn vị thông tin thần kinh, và chức năng của nó có ý nghĩa rất nhiều về mặt sinh học bao gồm có:

* Các khối điện thế hoạt động gây ra các đáp ứng trên màng sau synap mạnh hơn (và đáng tin cậy hơn) xung động đơn. Thực tế, điện thế kích thích sau synap ''(EPSP)'' với biên độ trên ngưỡng cao là kết quả của các cụm xung này.
* Các khối điện thế hoạt động vượt qua được quá trình dẫn truyền synap thất bại. Thực vậy, đơn xung trước synap có thể không gây ra được các đáp ứng màng sau synap (sự giải phóng các hóa chất dẫn truyền không diễn ra), tuy nhưng "sự bắn phá" của các khối xung thần kinh làm tăng khả năng phóng thích các hóa chất dẫn truyền.
* Các khối điện thế hoạt động thuận hóa sự dẫn truyền thần kinh trong khi đơn xung không thể. Synap với cơ chế thuận hóa ngắn hạn mạnh sẽ kém nhạy với các đơn xung hay thậm chí là những khối xung ngắn, nhưng đối với các khối xung dài thì lại không. Trong khối điện thế hoạt động dài mang tập hợp nhiều xung giúp thuận hóa synap như vậy tác động của vài xung cuối cùng có thể vẫn còn khá mạnh.
* Các khối điện thế hoạt động thúc đẩy cơ chế ''LTP'' và vì thế tăng cường thuộc tính mềm dẻo của synap lên rất nhiều, khác biệt rõ rệt với các xung động đơn.
* Các khối điện thế hoạt động có tỷ số tín hiệu trên nhiễu ''(signal-to-noise ratio)'' cao hơn đơn xung. Trên thực tế, ngưỡng khối điện thế hoạt động cao hơn ngưỡng điện thế hoạt động đơn, tức là để hình thành khối điện thế hoạt động cần các tín hiệu điện đầu vào mạnh hơn.
* Các khối điện thế hoạt động có thể hỗ trợ cho sự liên lạc thông tin một cách chọn lọc, trong trường hợp tế bào sau synap có những dao động điện thế màng dưới ngưỡng. Những tế bào như thế được coi là nhạy cảm với tần số của tín hiệu. Một số khối điện thế hoạt động cộng hưởng với các dao động và kích động đáp ứng, trong khi những khối xung khác thì không, điều này phụ thuộc vào tần số gian khối điện thế hoạt động ''(interburst frequency)''.
* Các khối điện thế hoạt động có thể cộng hưởng với khả năng mềm dẻo synap ngắn hạn, biến synap thành bộ lọc thông dải ''(band-pass filter)''. Những synap đã có sự thuận hóa hay ức chế ngắn hạn nhạy cảm nhất đối với những khối điện thế hoạt động có tần số gian khối điện thế hoạt động cộng hưởng nhất định. Các khối xung động khởi động cơ chế thuận hóa với mức độ vừa đủ, trong khi hạn chế với sự ức chế synap, như vậy ảnh hưởng lên màng synap đích được tối ưu hóa.
* Các khối điện thế hoạt động mã hóa cho những tín hiệu cảm giác đầu vào khác nhau không như những xung động đơn. Chẳng hạn, các tế bào nơron trong thùy điện cảm giác đường bên ''(electrosensory lateral-line lobe)'' của loài cá điện yếu có thể kích thích mạng lưới hoạt hóa khối xung ''(network induced-bursts)'' đáp ứng với tín hiệu tương tác từ môi trường, và phóng ra các điện thế hoạt động đơn khi có tín hiệu con mồi. Trong hệ thống thị giác của đồi thị, tức địa hạt nhân gối ngoài ''(lateral geniculate nucleus)'', các tế bào nơron phóng ra khối điện thế hoạt động mã hóa các kích thích phối hợp bao hàm sự ức chế trong khoảng thời gian kéo dài, sau đó là sự hưng phấn. Những sự kiện kích thích như thế thường là thuộc cảnh tượng thiên nhiên.
* Các khối điện thế hoạt động là các mật mã thần kinh chứa nhiều thông tin hơn những xung động đơn khi phân tích thành các đơn vị sự kiện ''(unitary event)''. Thông tin nhận được có thể được mã hóa thành chu kỳ khối điện thế hoạt động, hoặc là cơ cấu thời gian chính xác của khối xung, tức là khoảng thời gian cách nhau giữa các xung. Nhìn chung, các khối điện thế hoạt động khả năng cao gây ra tác động mạnh lên trên màng tế bào sau synap hơn các xung đơn, vì lẽ đó sự kiện hình thành cụm điện thế hoạt động là ''sự kiện tất cả hoặc không'', trong khi xung động đơn có thể bị nhiễu.{{Clear}}

== Tính mềm dẻo phụ thuộc thời gian điện thế hoạt động ==
[[Tập tin:STDP-Fig1.jpg|trái|nhỏ|395x395px|Hình minh họa tính mềm dẻo phụ thuộc thời gian điện thế hoạt động. Hàm STDP thể hiện khả năng thay đổi kết nối synap và như một hàm thời gian tương đối của điện thế hoạt động trước và sau synap sau sự xuất hiện của 60 cặp xung động phối hợp nhau.]]
Tính mềm dẻo phụ thuộc thời gian điện thế hoạt động ''(spike-timing-dependent plasticity, STDP)'' là mô hình khả năng tri thức dựa trên tính bất đối xứng thời gian, trong đó khối lượng synap có sự điều chỉnh lại phụ thuộc vào trật tự thời gian của xung động đến (trước synap) và xung động đi (sau synap). Sự thay đổi về khối lượng synap sẽ xác định synap ở trong trạng thái nào, nếu khối lượng synap tăng lên (thay đổi dương tính), synap đó trong trạng thái LTP, nếu khối lượng synap giảm xuống (thay đổi âm tính), synap đó ở trạng thái LTD. Những thay đổi trên synap đã được xây dựng nên một hàm thời gian tương đối của điện thế hoạt động trước và sau synap; được gọi là hàm STDP hay "cửa sổ học tập" và thay đổi tùy theo những loại synap khác nhau. Hàm STDP thay đổi nhanh qua thời gian tương đối của các xung động thể hiện xác suất mã hóa phụ thuộc thời gian trên phạm vi miligiây.

=== Hiện tượng STDP trong giới sinh vật ===
STDP thay đổi rất lớn đối với nhiều loại synap khác nhau và trong nhiều vùng não riêng biệt. Cho dù là như vậy, mô hình STDP cổ điển và tính bất đối xứng thời gian vẫn thể hiện tầm quan trọng hơn hết, được chứng kiến ở loài người và nhiều loài khác như chuột, ếch, châu chấu, chim di vằn, mèo. Đối với những loài động vật có vú, STDP cũng được khám phá trong nhiều vùng não, chẳng hạn như vùng vỏ não trước trán, vỏ não nội khứu, vỏ não cảm giác thân thể, các lớp vỏ não thị giác, cấu tạo hải mã, thể vân, nhân xám ốc tai, và thể hạnh nhân. Tuy nhiên, hoạt động cần thiết cho sự vận hành quá trình STDP thay đổi tùy theo các không gian synap khác nhau. Cụ thể hơn, cửa sổ thời gian cho quá trình LTD và LTP bằng nhau tại những synap kích thích của hồi hải mã, trong khi đó cửa sổ thời gian quá trình LTD rộng hơn nhiều so với quá trình LTP trong nhiều synap vỏ não.

Khoảng thời gian cửa sổ STDP bị đảo ngược lại so với dạng STDP cổ điển đối với một số synap nhất định, như vậy là khoảng thời gian trước-  đến-sau sẽ dẫn đến cơ chế LTD, và ngược lại hình thành LTP. Trường hợp này là các synap ức chế của những nơron tháp trong vùng vỏ não mới lớp thứ 2 và lớp thứ 3, tại synap vỏ vân hay thùy điện cảm giác của loài cá mũi voi. Khoảng thời gian cần thiết cho STDP đối với các kết nối giữa những tế bào hình sao có gai trong khu vực vỏ não cảm giác thân thể của loài chuột cũng khác biệt: vì tại đó, có vẻ như synap trải qua quá trình LTD không tuân theo một trật tự thời gian nào. Trong lớp vỏ não mới thứ 5 chứa các nơron tháp, thời gian cần thiết phụ thuộc chủ yếu ở các synap trên cây sợi nhánh: trong khi tín hiệu điện vào synap đầu gần có diễn ra cơ chế STDP cổ điển, thì những synap đầu xa theo quy luật STDP "đảo ngược thời gian". Những xung động đến cũng gây ra các biến đổi LTD và LTP phụ thuộc vào trạng thái tăng khử cực của nhánh đỉnh.

Điện thế hoạt động cơ bản quan trọng cho sự hiện diện của STDP, và STDP thay đổi đáng kể không chỉ với khu vực não và loại synap, mà còn trong tế bào với những bộ phận cấu tạo nhánh khác nhau. Có một câu hỏi mở đó là tính thay đổi này cho mục đích gì. Vì khả năng mềm dẻo của synap là nền tảng cho sự phát triển của mạch thần kinh, điều này ngụ ý rằng quy luật STDP đã tham gia trong giai đoạn phát triển xác định mạch thần kinh chức năng trong não bộ trưởng thành. Nói cách khác, tính đa dạng của STDP rất có thể không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên.
== Điện thế hoạt động đối với các loại tế bào khác ==

=== Điện thế hoạt động cơ tim ===
{{Bài chi tiết|Điện thế hoạt động cơ tim|Hệ thống dẫn truyền điện tim|Máy tạo nhịp tim|Loạn nhịp tim}}
[[Tập tin:Action Potentials.jpg|trái|nhỏ|410x410px|Các giai đoạn của điện thế hoạt động cơ tim. Giai đoạn tăng cao điện thế ("0") tương ứng với dòng chảy ion natri đi vào bên trong tế bào, trong khi đó hai giai đoạn giảm điện thế (tức giai đoạn "1" và "3") tương ứng với sự bất hoạt kênh natri và tái phân cực màng dưới tác dụng của dòng ion kali đi ra tế bào. Giai đoạn cao nguyên đặc trưng ("2") là kết quả của quá trình mở ra các kênh calci nhạy cảm với điện thế. ("4") là trạng thái điện thế nghỉ. Hình bên trái là điện thế tạo nhịp trong khu vực nút xoang nhĩ, không phải là điện thế hoạt động cơ tim.]]
Điện thế hoạt động cơ tim khác với điện thế hoạt động thần kinh, đặc trưng bởi giai đoạn cao nguyên (plateau, hay bình nguyên), trong đó màng tế bào vẫn giữ biên độ điện thế cao trong khoảng thời gian vài trăm miligiây trước khi đến giai đoạn tăng tái phân cực.<ref name="Kleber" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Kléber AG, Rudy Y|date=April 2004|title=Basic mechanisms of cardiac impulse propagation and associated arrhythmias|url=https://archive.org/details/sim_physiological-reviews_2004-04_84_2/page/431|journal=Physiological Reviews|volume=84|issue=2|pages=431–88|doi=10.1152/physrev.00025.2003|pmid=15044680|s2cid=21823003}}</ref> Giai đoạn cao nguyên này là do sự hoạt động của các kênh calci chậm, các kênh mở ra và dòng ion calci đi vào trong tế bào, duy trì điện thế màng gần đến giá trị điện thế cân bằng ngay cả khi những kênh natri đã trở nên bất hoạt sau đó.

Điện thế hoạt động cơ tim đóng vai trò quan trọng trong sự phối hợp khả năng co cơ tim.<ref name="Kleber2" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Kléber AG, Rudy Y|date=April 2004|title=Basic mechanisms of cardiac impulse propagation and associated arrhythmias|url=https://archive.org/details/sim_physiological-reviews_2004-04_84_2/page/431|journal=Physiological Reviews|volume=84|issue=2|pages=431–88|doi=10.1152/physrev.00025.2003|pmid=15044680|s2cid=21823003}}</ref> Các tế bào cơ tim trong nút xoang nhĩ ''(sinoatrial node)'' có chức năng tạo lập điện thế tạo nhịp mang khả năng đồng bộ hóa tim toàn phần. Điện thế hoạt động của những tế bào sinh ra như thế lan truyền tới khu vực nút nhĩ thất (nút AV), và cũng chỉ có con đường này xung động thần kinh mới có thể đi từ tâm nhĩ đến tâm thất. Điện thế hoạt động từ khu vực nút nhĩ thất lan xuống bó His và từ nơi đó tiếp tục rẽ sang các sợi Purkinje.<ref group="note">Chú ý rằng, những [[sợi Purkinje]] nhắc đến ở đây là sợi cơ, hoàn toàn không liên quan đến [[tế bào Purkinje]] là [[neuron]] tìm thấy ở [[tiểu não]].</ref> Ngược lại, đối với những dạng dị thường của điện thế hoạt động—nguyên do có thể là đột biến bẩm sinh hay là chấn thương—có thể dẫn đến bệnh lý, điển hình là chứng loạn nhịp tim.<ref name="Kleber3" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Kléber AG, Rudy Y|date=April 2004|title=Basic mechanisms of cardiac impulse propagation and associated arrhythmias|url=https://archive.org/details/sim_physiological-reviews_2004-04_84_2/page/431|journal=Physiological Reviews|volume=84|issue=2|pages=431–88|doi=10.1152/physrev.00025.2003|pmid=15044680|s2cid=21823003}}</ref> Có vài loại thuốc chống loạn nhịp tim với cơ chế tác động lên điện thế hoạt động cơ tim, ví dụ như là quinidine, lidocaine, chẹn beta, và verapamil.<ref group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Tamargo J, Caballero R, Delpón E|date=January 2004|title=Pharmacological approaches in the treatment of atrial fibrillation|journal=Current Medicinal Chemistry|volume=11|issue=1|pages=13–28|doi=10.2174/0929867043456241|pmid=14754423}}</ref>

{{Clear}}

=== Điện thế hoạt động cơ xương ===
{{Bài chi tiết|Khớp nối thần kinh cơ|Khởi động quá trình co cơ}}

Điện thế hoạt động diễn ra tại tế bào cơ xương (hay cơ vân) tương tự như với dạng điện thế hoạt động xảy ra tại nơron.{{sfn|Ganong|1991|pp=59–60}} Điện thế hoạt động là kết quả của quá trình khử cực màng tế bào (màng sợi cơ), điều này khiến cho các kênh natri nhạy cảm với điện thế mở ra; sau đó những kênh này sẽ  trở nên bất hoạt và màng tái khử cực lại trở về trạng thái ban đầu khi mà dòng ion kali ra ngoài tế bào. Trước khi chuyển sang điện thế hoạt động, giá trị điện thế nghỉ của cơ xương khoảng −90mV, tức là âm hơn giá trị điện thế nghỉ của nơron. Điện thế hoạt động cơ xương có chu kỳ kéo dài khoảng từ 2–4 ms, thời gian của giai đoạn trơ tuyệt đối là 1–3 ms, và vận tốc dẫn điện dọc theo tế bào cơ là cỡ 5 m/giây. Điện thế hoạt động giải phóng ion calci, cụ thể hơn là hai ion Ca<sup>2+</sup> sẽ gắn vào troponin C trên sợi actin, phức hợp troponin-Ca<sup>2+</sup> khiến cho protein tropomyosin trượt qua và bộc lộ các vị trí gắn của sợi actin, lúc này hai đầu myosin tiến đến gần và kết chặt với actin, khởi động tiến trình co cơ (hay còn gọi là ''chu kỳ cầu nối''). Điện thế hoạt động cơ xương được kích ứng bởi các điện thế hoạt động của tế bào thần kinh trước synap ngay tại khớp nối thần kinh cơ, nơi này cũng đồng thời được xem là khu vực tác động phổ biến của các chất độc thần kinh.<ref name="Newmark2" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Newmark J|date=January 2007|title=Nerve agents|journal=The Neurologist|volume=13|issue=1|pages=20–32|doi=10.1097/01.nrl.0000252923.04894.53|pmid=17215724|s2cid=211234081}}</ref>

=== Điện thế hoạt động đối với tế bào thực vật ===
Nhiều loại thực vật khác nhau cũng triển khai điện thế hoạt động truyền theo mạch rây ''(phloem)'' để phối hợp các hoạt động sinh hóa có hiệu quả. Về khía cạnh sinh lý học của những dòng chuyển động hạt điện tích đã được nghiên cứu rất nhiều trên đối tượng là tảo chẳng hạn như luân tảo ''(charophyta).'' Điểm khác nhau chủ yếu giữa thực vật và động vật đó là, chu kỳ điện thế hoạt động của thực vật diễn ra dựa trên các dòng chảy calci và kali, trong khi đó ở động vật, điện thế hoạt động cần có dòng ion kali và natri. Những tín hiệu xung điện này là khả năng của thực vật nhằm tải thông tin nhanh chóng từ các tín hiệu môi trường ví dụ như là nhiệt độ, ánh sáng, tác động cơ học và các tổn thương. Trên thực vật, cấu trúc mạch rây (mạng lưới các tế bào nối kết lẫn nhau) bên trong hệ gân lá có thể được xem là 'dây thần kinh xanh' cho phép truyền đi các điện thế hoạt động gây ra bởi kích thích, và dòng điện thực vật này do các kênh ion đặc hiệu phụ thuộc điện thế đảm nhiệm.

Giới thực vật và giới nấm<ref name="Slayman_1976" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Slayman CL, Long WS, Gradmann D|date=April 1976|title="Action potentials" in Neurospora crassa, a mycelial fungus|journal=Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Biomembranes|volume=426|issue=4|pages=732–44|doi=10.1016/0005-2736(76)90138-3|pmid=130926}}</ref> trong đó bao gồm các sinh vật với những tế bào có thể kích thích và phát sinh ra dòng điện.<ref name="Mummert_19912" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Mummert H, Gradmann D|date=December 1991|title=Action potentials in Acetabularia: measurement and simulation of voltage-gated fluxes|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-membrane-biology_1991-12_124_3/page/265|journal=The Journal of Membrane Biology|volume=124|issue=3|pages=265–73|doi=10.1007/BF01994359|pmid=1664861|s2cid=22063907}}</ref><ref name="Gradmann_2001" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Gradmann D|year=2001|title=Models for oscillations in plants|journal=Aust. J. Plant Physiol.|volume=28|issue=7|pages=577–590|doi=10.1071/pp01017}}</ref><ref name="Beilby_2007" group="lower-alpha">{{chú thích sách|title=Action potential in charophytes|vauthors=Beilby MJ|year=2007|isbn=978-0-12-373701-4|series=International Review of Cytology|volume=257|pages=43–82|doi=10.1016/S0074-7696(07)57002-6|pmid=17280895}}</ref> Năm 1906, J. C. Bose đã sáng chế ra công cụ rất tài tình, giúp đo lường được điện thế hoạt động trên loài thực vật, mà trước đó hiện tượng điện trên các loài thực vật ăn sâu bọ đã được khám phá ra bởi Burdon-Sanderson và Darwin (nhưng chưa xác thực rõ).<ref>{{chú thích tạp chí|last=Tandon|first=Prakash N|date=2019-07-01|title=Jagdish Chandra Bose and Plant Neurobiology: Part I|url=http://insa.nic.in/writereaddata/UpLoadedFiles/IJHS/Vol54_2_2019__Art05.pdf|journal=Indian Journal of History of Science|volume=54|issue=2|doi=10.16943/ijhs/2019/v54i2/49660|issn=0019-5235|doi-access=free}}</ref> Thành công mà Bose mang lại cho giới khoa học đã nhận được sự đánh giá cao từ giới chuyên môn, theo Shepherd (2005): "... ông ấy là người đầu tiên nhận ra được sự tồn tại của các tín hiệu điện có mặt ở khắp nơi giữa những tế bào thực vật, được xem là một trong những chức năng quan trọng giúp phối hợp các đáp ứng với môi trường. Bose đã chứng minh được qua việc đưa ra các chứng cứ xác thực về việc diễn ra quá trình chuyển tải các tín hiệu điện vừa nhanh, vừa truyền đến được những nơi xa, kích thích sự chuyển động của lá trong loài ''Mimosa pudica'' (cây trinh nữ) và loài ''Desmodium gyrans'' (cây nhảy múa, hay cây điện báo), và đồng thời cho thấy rằng các tế bào thực vật sản sinh ra nhiều xung điện liên tục và lan tỏa cả hệ thống." Ngoài ra, ông cũng đưa ra kết luận rằng hiện tượng điện không chỉ giới hạn ở hai loài thực vật trên, mà còn xảy ra đối với tất cả những loài thực vật. Sự tăng cường dòng ion Ca<sup>2+</sup> vào trong chất nguyên sinh sẽ gây ra tác động lực thúc đẩy anion vào trong tế bào. Điều này làm cho ion calci được ví như là "tiền ion" cho sự chuyển động của các ion khác, chẳng hạn như là dòng ion âm chloride vào nội bào, và dòng ion dương kali đi ra, như quan sát thấy ở phần lá của cây đại mạch.<ref>{{chú thích tạp chí|vauthors=Felle HH, Zimmermann MR|date=June 2007|title=Systemic signalling in barley through action potentials|journal=Planta|volume=226|issue=1|pages=203–14|doi=10.1007/s00425-006-0458-y|pmid=17226028|s2cid=5059716}}</ref>

Dòng ion calci khởi đầu vào bên trong màng sẽ khiến tế bào tăng khử cực với mức độ nhỏ, sau đó các kênh cổng ion điện thế mở ra và cho phép dòng ion Cl<sup>−</sup> đi vào gây nên sự khử cực hoàn toàn và lan truyền sang khu vực lân cận.

Một số loại thực vật (chẳng hạn như loài ''Dionaea muscipula,'' được biết đến với cái tên cây bắt ruồi Venus) sử dụng các kênh cổng Na<sup>+</sup> để điều khiển sự cử động và về bản chất là "sự tính toán". Cây bắt ruồi Venus được tìm thấy ở những miền đất ẩm cận nhiệt đới thuộc phía Bắc và phía Nam của tiểu bang Carolina.<ref>{{chú thích tạp chí|last=Luken|first=James O.|date=December 2005|title=Habitats of Dionaea muscipula (Venus' Fly Trap), Droseraceae, Associated with Carolina Bays|journal=Southeastern Naturalist|language=en|volume=4|issue=4|pages=573–584|doi=10.1656/1528-7092(2005)004[0573:HODMVF]2.0.CO;2|issn=1528-7092|name-list-style=vanc|s2cid=9246114}}</ref> Khi những thành phần dinh dưỡng trong đất không được phong phú, loài cây này dựa vào các bữa ăn khác đó là côn trùng và động vật.<ref name=":12">{{chú thích tạp chí|display-authors=6|vauthors=Böhm J, Scherzer S, Krol E, Kreuzer I, von Meyer K, Lorey C, Mueller TD, Shabala L, Monte I, Solano R, Al-Rasheid KA, Rennenberg H, Shabala S, Neher E, Hedrich R|date=February 2016|title=The Venus Flytrap Dionaea muscipula Counts Prey-Induced Action Potentials to Induce Sodium Uptake|journal=Current Biology|volume=26|issue=3|pages=286–95|doi=10.1016/j.cub.2015.11.057|pmc=4751343|pmid=26804557}}</ref> Dù đã nghiên cứu trên thực vật, thế nhưng vẫn còn khá mơ hồ về nền tảng phân tử đối với loài cây bắt ruồi nói riêng, và tất cả các loài cây ăn sâu bọ nói chung.''<ref name=":22">{{chú thích tạp chí|vauthors=Hedrich R, Neher E|date=March 2018|title=Venus Flytrap: How an Excitable, Carnivorous Plant Works|journal=Trends in Plant Science|volume=23|issue=3|pages=220–234|doi=10.1016/j.tplants.2017.12.004|pmid=29336976}}</ref>''

Tuy nhiên, nhiều nghiên cứu đã tìm ra được cơ sở của điện thế hoạt động và cho thấy dòng điện trong loài cây bắt ruồi Venus đã ảnh hưởng đến sự chuyển động nhịp nhàng và chính xác như thế nào. Đầu tiên, người ta nhận ra rằng giá trị điện thế màng trong trạng thái nghỉ của loài cây bắt ruồi Venus là khoảng -120mV, âm hơn giá trị điện thế của tế bào động vật (thường là từ -90mV đến -40mV).''<ref name=":22" /><ref>Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, et al., editors. Neuroscience. 2nd edition. Sunderland (MA): Sinauer Associates; 2001. Electrical Potentials Across Nerve Cell Membranes.Available from:</ref>'' Chính giá trị điện thế nghỉ của màng càng thấp khiến cho nó dễ bị kích hoạt thành điện thế hoạt động hơn. Vì thế, khi các loài côn trùng nằm trong phạm vi "bẫy" của thực vật, có các lông là các thụ thể nhận cảm cơ học vô cùng nhạy với kích thích từ môi trường, và khi con mồi đã chạm vào lông tương ứng khởi tạo điện thế hoạt động.''<ref name=":22" />'' Điện thế hoạt động diễn ra trong thời gian 1.5 ms.<ref>{{chú thích tạp chí|vauthors=Volkov AG, Adesina T, Jovanov E|date=May 2007|title=Closing of venus flytrap by electrical stimulation of motor cells|journal=Plant Signaling & Behavior|volume=2|issue=3|pages=139–45|doi=10.4161/psb.2.3.4217|pmc=2634039|pmid=19516982}}</ref> Con mồi càng cố gắng vùng vẫy và trốn thoát, nó sẽ chạm nhiều lông thụ thể hơn, và như thế các chu kỳ điện thế hoạt động được tạo ra liên tục một cách vô hạn (∞ APs). Loài sinh vật này có thể nhớ và ra quyết định, cũng như 'đếm' số lượng các điện thế hoạt động để ước tính kích thước và chất dinh dưỡng của loài côn trùng bị nó làm mồi. Cuối cùng, điện thế hoạt động sẽ làm hoạt hóa dòng ion Ca<sup>2+</sup> và làm tích tụ nồng độ ion Ca<sup>2+</sup>, gây ra làn sóng tín hiệu thứ hai. Bộ máy ion Ca<sup>2+</sup> được vận hành sẽ khởi động nên nhiều chu trình sinh hóa khác, có liên quan đến sự sống còn của sinh vật.

Tuy vậy, cây bắt ruồi không đóng lại khi chỉ có một lông được kích thích. Thay vào đó, cần xung động thần kinh đến từ hai hay nhiều lông.<ref name=":12"/>''<ref name=":22" />'' Nếu chỉ một lông được kích thích, sự hoạt hóa được xem là giả vì không gây những thay đổi đáng kể nào. Hơn nữa, lông thứ hai phải được hoạt hóa trong khoảng thời gian nhất định (0.75 giây - 40 giây) kể từ thời điểm lông thứ nhất đã bị kích thích. Khi lông thứ nhất bị kích thích, có sự tăng lưu lượng ion calci nhưng sau đó giảm xuống chậm. Khi điện thế hoạt động thứ hai được phóng ra trong thời gian hiệu lực, nồng độ ion calci đã đạt đến ngưỡng xác định, lúc này cái bẫy của cây bắt ruồi Venus đóng lại chỉ trong 100 miligiây.

Cùng với giai đoạn sau của điện thế hoạt động, sự giải phóng các ion dương kali ra ngoài màng đã làm giảm áp suất thẩm thấu nội màng (KCl). Trong khi đó, điện thế hoạt động của loài động vật có khuynh hướng cân bằng áp suất thẩm thấu là do dòng chảy ion natri vào bên trong tế bào tương đương với dòng chảy ion kali ra ngoài tế bào thế nên triệt tiêu đi sự thay đổi về tính thẩm thấu bên trong và bên ngoài màng. Đối với tế bào thực vật, sự tương tác của các enzyme điện hóa then chốt và nồng độ ion nội bào ảnh hưởng đến trạng thái thẩm thấu ổn định,<ref name="Gradmann_1998" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Gradmann D, Hoffstadt J|date=November 1998|title=Electrocoupling of ion transporters in plants: interaction with internal ion concentrations|journal=The Journal of Membrane Biology|volume=166|issue=1|pages=51–9|doi=10.1007/s002329900446|pmid=9784585|s2cid=24190001}}</ref> điều này cũng ngụ ý rằng trong thời kỳ môi trường muối vẫn đang chịu sự biến đổi, những loài sinh vật thủy tổ đơn bào chung của thực vật và động vật mang khả năng phát sinh ra dòng điện và điều này đã tạo ra hiện tượng thẩm thấu. Hơn thế nữa, chức năng vận chuyển tín hiệu nhanh được thấy ở những tế bào thuộc nhóm động vật đa bào như một sự hoàn thiện chưa từng có trong môi trường thẩm thấu đặc biệt ổn định.<ref name="Gradmann_1980">Gradmann, D; Mummert, H in {{harvnb|Spanswick|Lucas|Dainty|1980|loc=''Plant action potentials'', pp. 333–344.}}</ref> Rất có khả năng rằng thuộc tính điện thế hoạt động trong những loài thực vật có mạch phát triển độc lập với dạng điện thế hoạt động của những loài động vật đa bào với tế bào có tính kích thích và tạo ra điện.

Không như giai đoạn tăng khử cực, giai đoạn tăng tái phân cực và giai đoạn siêu phân cực dường như phụ thuộc chủ yếu trên những cation nhưng không phải calci. Để khởi động giai đoạn tăng tái phân cực, tế bào tích cực vận chuyển ion K<sup>+</sup> ra bên ngoài qua màng thông qua cơ chế thụ động. Điều này được cho là khác với tế bào nơron là vì trong pha suy giảm điện thế màng không phụ thuộc hoàn toàn vào sự di chuyển của ion K<sup>+</sup>; trên thực tế, để thực hiện quá trình tăng tái phân cực toàn phần, tế bào thực vật cần năng lượng dưới dạng ATP để hỗ trợ trong việc giải phóng H<sup>+</sup> ra ngoài tế bào – qua khai thác chức năng của bơm vận chuyển ''H<sup>+</sup>-ATPase.<ref name=":22" /><ref name="Opritov">Opritov, V A, et al. "Direct Coupling of Action Potential Generation in Cells of a Higher Plant (Cucurbita Pepo) with the Operation of an Electrogenic Pump." ''Russian Journal of Plant Physiology'', vol. 49, no. 1, 2002, pp. 142–147.</ref>''

== Phân loại điện thế hoạt động và lợi thế tiến hóa ==
Điện thế hoạt động được thấy ở tất cả sinh vật đa bào, bao gồm có thực vật, động vật không có đốt sống như côn trùng, và các loài có đốt sống như lưỡng cư và động vật hữu nhũ. Động vật thân lỗ dường như là ngành chính của nhóm sinh vật nhân thực đa bào không truyền đi điện thế hoạt động, dù rằng có một số nghiên cứu ám chỉ là những loại sinh vật này cũng có dạng truyền tín hiệu qua các tế bào dưới dạng điện.<ref group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Leys SP, Mackie GO, Meech RW|date=May 1999|title=Impulse conduction in a sponge|url=http://jeb.biologists.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10101111|journal=The Journal of Experimental Biology|volume=202 (Pt 9)|issue=9|pages=1139–50|doi=10.1242/jeb.202.9.1139|pmid=10101111}}</ref> Điện thế nghỉ, cũng như là quy mô và thời gian của điện thế hoạt động, không thay đổi nhiều theo chu trình tiến hóa, tuy nhưng vận tốc của điện thế hoạt động biến đổi rất nhiều phụ thuộc vào đường kính sợi trục và cơ chế myelin hóa thần kinh.

<center>
{| class="wikitable" id="action_potential_texonomic_comparison" border="2" cellpadding="5" cellspacing="1" align="center"
|+ Bảng so sánh mô tả các dạng điện thế hoạt động của những loài động vật tiêu biểu<ref name="bullock_1965">{{Chú thích sách | author = [[Theodore Holmes Bullock|Bullock TH]], Horridge GA | date = 1965 | title = Structure and Function in the Nervous
Systems of Invertebrates | publisher = W. H. Freeman | location = San Francisco}}</ref>
! Động vật !! Loại tế bào !! Điện thế nghỉ !! Giá trị tăng của ĐTHĐ (mV) !! Thời gian của ĐTHĐ (ms) !! Tốc độ dẫn truyền (m/s)
|-bgcolor="#E6E6FA"
| Loài mực ống (''Loligo'') || Sợi trục khổng lồ || &minus;60 || 120 || 0.75 || 35
|-bgcolor="#E6E6FA"
| Loài giun đất (''Lumbricus'') || Sợi trục lớn giữa || &minus;70 || 100 || 1.0 || 30
|-bgcolor="#E6E6FA"
| Loài gián (''Periplaneta'') || Sợi trục lớn || &minus;70 || 80–104 || 0.4 || 10
|-bgcolor="#E6E6FA"
| Loài ếch (''Rana'') || Sợi trục thần kinh tọa (hông) || &minus;60 đến &minus;80 || 110–130 || 1.0 || 7–30
|-bgcolor="#E6E6FA"
| Loài mèo (''Felis'') || Thần kinh vận động rễ tủy || &minus;55 đến &minus;80 || 80–110 || 1–1.5 || 30&ndash;120
|}
</center>
[[Tập tin:11-dimension.jpg|trái|nhỏ|Hình bên trái: "vũ trụ" nơron vùng vỏ não mới, cũng chính là phần tiến hóa nhất của não bộ. Hình bên phải: "hố đen" ở giữa bức ảnh tượng trưng cho sự phức tạp của không gian 11 chiều và tính vĩ mô của cấu trúc hình học.]]
Trong cuộc bàn luận khoa học về vấn đề tiến hóa, điện thế hoạt động dường như là có lợi thế tiến hóa. Điện thế hoạt động đặc trưng bởi tính chất nhanh, chuyển phát rất nhiều tín hiệu trong phạm vi dài trong cơ thể sinh vật; với vận tốc dẫn có thể vượt 110 m/giây, bằng một phần ba tốc độ âm thanh. Không một mô nào có thể chiến thắng được mô thần kinh về tốc độ dẫn truyền như vậy xuyên suốt cả toàn bộ cơ thể; có thể làm phép so sánh rằng, một phân tử hormone được mang đi theo dòng máu với tốc độ 8 m/giây trong các động mạch lớn. Ngoài ra, sự dẫn truyền nhanh là giúp ích cho sự phối hợp chặt chẽ các sự kiện cơ học, chẳng hạn như là quá trình co cơ tim. Chức năng thứ hai là các biến đổi điện vi mô gắn liền với cấu tạo phát sinh, và tương ứng với bộ máy xử lý tín hiệu cải tiến qua các thế hệ, theo tiến hóa các giống loài càng hoàn thiện cơ quan thần kinh một cách phong phú, trong đó mạng lưới nơron ngày càng phức tạp hóa, đưa kết cấu không gian lên tới 11 chiều, đưa cách thức xử lý tín hiệu dưới dạng các xung động mã hóa cho các hoạt động tư duy và nhận thức, cảm xúc vượt ngoài khả năng tưởng tượng của con người, song các nhà nghiên cứu họ vẫn có thể tính toán và đưa ra các mô hình toán học với mức độ nhất định. Làn sóng tín hiệu tất cả hoặc không không bị suy giảm theo khoảng cách, chính vì thuận lợi đó, điện thế hoạt động được xem là tương đồng với điện tử số. Sự tích hợp nhiều tín hiệu sợi nhánh đến vùng tiểu đồi sợi trục và tạo ra chuỗi điện thế hoạt động phức tạp là dạng khác của tiến trình xử lý thông tin, trong số đó có mạch thần kinh sinh học đã được khai thác kỹ đó là mạch phát sinh điều hòa vận động trung ương ''(central pattern generators)'', và là cơ sở để các nhà khoa học xây dựng nên mạng lưới thần kinh nhân tạo tương tự.<ref>{{chú thích tạp chí|vauthors=Kristan WB|date=October 2016|title=Early evolution of neurons|journal=Current Biology|volume=26|issue=20|pages=R949–R954|doi=10.1016/j.cub.2016.05.030|pmid=27780067|doi-access=free}}</ref>

{{Clear}}

== Phương pháp thực nghiệm ==
{{Bài chi tiết|Điện sinh lý học}}
[[Tập tin:Loligo vulgaris.jpg|nhỏ|320x320px|Sợi trục khổng lồ của loài mực ống Châu Âu ''(Loligo vulgaris)'' là nguyên liệu quan trọng để cho các nhà khoa học thần kinh có thể nghiên cứu và hiểu rõ hơn về quá trình điện thế hoạt động.]]
Quá trình nghiên cứu điện thế hoạt động cần phải có những phương pháp thực nghiệm với tiến bộ cao. Công trình nghiên cứu khởi xướng từ trước năm 1955 đã xoáy sâu vào ba mục đích chính: tiến hành phân lập các tín hiệu đến từ nơron đơn hay sợi trục đơn, phát triển các phương tiện điện tử nhanh và nhạy, với các điện cực rất nhỏ đủ để ghi lại điện thế bên trong tế bào.

Vấn đề đầu tiên đã được giải quyết khi nghiên cứu trên các sợi trục khổng lồ của chi mực ống ''Loligo''.<ref name="keynes_1989" group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Keynes RD|year=1989|title=The role of giant axons in studies of the nerve impulse|journal=BioEssays|volume=10|issue=2–3|pages=90–3|doi=10.1002/bies.950100213|pmid=2541698}}</ref> Những sợi trục này có đường kính rất lớn (xấp xỉ 1&nbsp;mm, hay nói cách khác là gấp 100 lần kích thước một nơron điển hình) khiến cho chúng có thể nhìn thấy được bằng mắt thường, và như vậy dễ dàng trong việc trích xuất và thao tác trên mô thần kinh.<ref name="hodgkin_1952" group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|author-link3=Bernard Katz|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF, Katz B|date=April 1952|title=Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=424–48|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004716|pmc=1392219|pmid=14946712|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}* {{Chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=449–72|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004717|pmc=1392213|pmid=14946713|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}

* {{Chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=473–96|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004718|pmc=1392209|pmid=14946714|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}
* {{Chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=497–506|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004719|pmc=1392212|pmid=14946715|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}
* {{Chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=August 1952|title=A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve|journal=The Journal of Physiology|volume=117|issue=4|pages=500–44|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004764|pmc=1392413|pmid=12991237|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}</ref><ref name="Meunier" group="lower-alpha">{{Chú thích tạp chí|vauthors=Meunier C, Segev I|date=November 2002|title=Playing the devil's advocate: is the Hodgkin-Huxley model useful?|url=https://archive.org/details/sim_trends-in-neurosciences_2002-11_25_11/page/558|journal=Trends in Neurosciences|volume=25|issue=11|pages=558–63|doi=10.1016/S0166-2236(02)02278-6|pmid=12392930|s2cid=1355280}}</ref> Tuy nhiên, sợi trục chi ''Loligo'' không thể đại diện cho tất cả các tế bào kích thích, và có nhiều hệ thống khác vận hành cơ chế điện thế hoạt động cũng đã được nghiên cứu và làm rõ.

Vấn đề thứ hai là tập trung vào sự phát triển chủ yếu của kẹp điện thế ''(voltage clamp)'',<ref name="cole_1949" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|author-link=Kenneth Stewart Cole|vauthors=Cole KS|year=1949|title=Dynamic electrical characteristics of the squid axon membrane|journal=Arch. Sci. Physiol.|volume=3|pages=253–8}}</ref> công cụ này cho phép các nhà thí nghiệm thực hiện nghiên cứu hiện tượng điện thế hoạt động gây ra bởi dòng chảy hạt mang điện trong điều kiện nhân tạo, và đã được loại bỏ đáng kể các tín hiệu nhiễu, dòng ion cũng chính là dòng điện ''I<sub>C</sub>''  quan hệ mật thiết với điện dung màng tế bào ''C.{{sfn|Junge|1981|pp=63–82}}'' Bởi vì cường độ dòng ion bằng ''C'' nhân với đại lượng đặc trưng cho sự thay đổi điện thế màng ''V<sub>m</sub>'', dung dịch điện ly cần phải thiết kế sao cho mạch điện có giá trị ''V<sub>m</sub>''  cố định (tốc độ thay đổi bằng không) bất luận rằng là có dòng chảy ion xuyên màng. Vì lẽ đó, dòng chảy ion cần thiết để duy trì giá trị điện thế màng ''V<sub>m</sub>''  ở một giá trị ổn định phản ánh trực tiếp dòng chảy ion xuyên màng. Các kỹ thuật ngành điện tử tiên tiến khác bao gồm có lồng Faraday (thiết bị chắn Faraday) và những phương tiện điện tử khác với trở kháng đầu vào cao, như thế giúp cho các phương pháp đo lường không ảnh hưởng đến giá trị điện thế của sinh vật và ghi lại một cách chính xác nhất.{{sfn|Kettenmann|Grantyn|1992}}
[[Tập tin:Single channel.png|trái|nhỏ|327x327px|Kỹ thuật kẹp dính mảnh màng đã ghi lại được các hoạt động của kênh ion, như trên hình ta thấy được sự chuyển đổi giữa hai trạng thái thấm của một kênh ion: trạng thái đóng tính thấm thấp (các đoạn phía trên) và trạng thái mở tính thấm cao (các đoạn phía dưới).]]
Vấn đề thứ ba đó chính là các điện cực gắn lên trên màng sợi trục ghi lại giá trị điện thế màng phải có kích thước đủ nhỏ để không làm nhiễu đến giá trị (và cả không làm màng tế bào bị tổn thương), khó khăn này đã được tháo gỡ vào năm 1949 khi phát minh ra kỹ thuật vi điện cực nội bào ''(glass micropipette electrode)<ref name="ling_1949" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Ling G, Gerard RW|date=December 1949|title=The normal membrane potential of frog sartorius fibers|journal=Journal of Cellular and Comparative Physiology|volume=34|issue=3|pages=383–96|doi=10.1002/jcp.1030340304|pmid=15410483}}</ref>'' với ống mao quản làm bằng thủy tinh, sau đó đã được thông qua và ứng dụng rộng rãi bởi nhiều nhà khoa học..<ref name="nastuk_1950" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Nastuk WL, Hodgkin A|year=1950|title=The electrical activity of single muscle fibers|journal=Journal of Cellular and Comparative Physiology|volume=35|pages=39–73|doi=10.1002/jcp.1030350105}}</ref><ref name="brock_1952" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Brock LG, Coombs JS, Eccles JC|date=August 1952|title=The recording of potentials from motoneurones with an intracellular electrode|journal=The Journal of Physiology|volume=117|issue=4|pages=431–60|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004759|pmc=1392415|pmid=12991232}}</ref> Phương pháp này đã được phát triển tinh vi đến mức có thể sản xuất ra điện cực với đỉnh của nó nhỏ cỡ khoảng 100 Å (10&nbsp;nm), cũng như là có trở kháng đầu vào cao.<ref>Snell, FM in {{harvnb|Lavallée|Schanne|Hébert|1969|loc=''Some Electrical Properties of Fine-Tipped Pipette Microelectrodes''.}}</ref> Điện thế hoạt động cũng có thể ghi được với điện cực nhỏ bằng kim loại đặt nhẹ vào tế bào nơron, với bộ vi xử lý ''(neurochip)'' có chứa EOSFET có thể tương tác và phát hiện các hoạt động thần kinh, hay là trên phương diện quang học dùng phân tử nhuộm merocyanine 540 nhạy cảm với sự thay đổi về nồng độ Ca<sup>2+</sup> hay điện thế.<ref name="dyes" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Ross WN, Salzberg BM, Cohen LB, Davila HV|date=December 1974|title=A large change in dye absorption during the action potential|url=https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1974-12_14_12/page/983|journal=Biophysical Journal|volume=14|issue=12|pages=983–6|bibcode=1974BpJ....14..983R|doi=10.1016/S0006-3495(74)85963-1|pmc=1334592|pmid=4429774}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Grynkiewicz G, Poenie M, Tsien RY|date=March 1985|title=A new generation of Ca2+ indicators with greatly improved fluorescence properties|journal=The Journal of Biological Chemistry|volume=260|issue=6|pages=3440–50|doi=10.1016/S0021-9258(19)83641-4|pmid=3838314|doi-access=free}}</ref>

Trong khi kỹ thuật vi điện cực nội bào đã giúp đo lường được tổng lượng ion vượt màng thông qua nhiều kênh ion, thì việc nghiên cứu nền tảng điện hóa của duy chỉ một kênh ion đã trở thành thực thi vào năm 1970 với sự phát triển của kỹ thuật kẹp dính mảnh màng ''(patch clamp)'', đảm nhiệm bởi Erwin Neher và Bert Sakmann. Vào năm 1991, họ đã nhận được giải Nobel Sinh lý học và Y học nhờ thành tựu này.<ref name="Nobel_1991" group="lower-Greek">{{cite press release|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1991/press.html|title=The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1991|publisher=The Royal Swedish Academy of Science|year=1991|access-date=2010-02-21|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20100324031907/http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1991/press.html|archive-date=24 March 2010|df=dmy-all}}</ref> Thông qua kỹ thuật kẹp dính mảnh màng này, xác nhận rằng các kênh ion có những trạng thái thấm khác nhau, chẳng hạn như là mở, đóng và bất hoạt.

{{Clear}}

== Chất độc thần kinh ==
[[Tập tin:Green Mamba.jpg|trái|nhỏ|370x370px|Các loài rắn thuộc chi ''Dendroaspis'' đều có thể sản xuất ra độc tố thần kinh dendrotoxin, và phóng thích chúng qua vết cắn. Phân tử dendrotoxin sẽ chặn sự lưu thông của các kênh cổng điện áp K<sup>+</sup> khiến cho quá trình điện thế hoạt động được kéo dài, và tăng cường sự giải phóng của các phân tử acetylcholine qua khớp synap. Kết quả là diễn ra hiện tượng siêu kích thích trên cơ và gây ra hội chứng co giật.]]
[[Hình:Puffer Fish DSC01257.JPG|thumb|right|[[Tetrodotoxin]] là một độc tố gây chết người được tìm thấy trong [[cá nóc]] ức chế [[kênh ion phân áp điện áp|kênh natri nhạy cảm với điện áp]], ngăn chặn điện thế hoạt động.|alt=Photograph of a pufferfish.]]
Nhiều chất độc thần kinh, cả dạng tự nhiên hay tổng hợp, đều có cấu tạo chuyên biệt nhằm chặn đứng lại chu kỳ của điện thế hoạt động. Độc tố tetrodotoxin của họ cá nóc và saxitoxin của tảo ''Gonyaulax'' (thuộc chi dinoflagellate và là nhóm sinh vật nổi tiếng gây ra hiện tượng "thủy triều đỏ") sẽ ngăn chặn sự hình thành của điện thế hoạt động bằng cách ức chế kênh natri nhạy cảm với điện thế;<ref name="TTX_refs" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Milligan JV, Edwards C|date=July 1965|title=Some factors affecting the time course of the recovery of contracture ability following a potassium contracture in frog striated muscle|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-general-physiology_1965-07_48_6/page/975|journal=The Journal of General Physiology|volume=48|issue=6|pages=975–83|doi=10.1085/jgp.48.6.975|pmc=2195447|pmid=5855511}}* {{chú thích sách|title=Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology, Volume 79|vauthors=Ritchie JM, Rogart RB|year=1977|isbn=0-387-08326-X|series=Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology|volume=79|pages=1–50|chapter=The binding of saxitoxin and tetrodotoxin to excitable tissue|doi=10.1007/BFb0037088|pmid=335473}}

* {{chú thích tạp chí|vauthors=Keynes RD, Ritchie JM|date=August 1984|title=On the binding of labelled saxitoxin to the squid giant axon|journal=Proceedings of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences|volume=222|issue=1227|pages=147–53|bibcode=1984RSPSB.222..147K|doi=10.1098/rspb.1984.0055|pmid=6148754|s2cid=11465181}}</ref> tương tự như vậy, độc tố dendrotoxin của loài rắn mamba đen kìm hãm sự hoạt động của kênh kali nhạy cảm với điện thế. Những hóa chất ức chế như thế tác động lên các kênh ion cũng đồng thời phục vụ cho nhiều mục đích nghiên cứu quan trọng, qua đó cho phép các nhà khoa học có thể "dập tắt" những kênh cụ thể tùy ý muốn, vì vậy cô lập được những kênh ion mà chức năng của nó chưa nắm rõ; ngoài ra chúng cũng có thể hữu ích trong việc "thuần khiết" các kênh ion bằng sắc ký ái lực hoặc là trong phân tích nồng độ (các kênh ion). Tuy nhưng, các chất ức chế cũng có thể được chế tạo ra thành những hoạt chất với độc tính cực mạnh hơn nhiều, và có khuynh hướng tận dụng được thành các vũ khí hóa học. Các độc tố thần kinh nhằm mục đích tấn công lên các kênh ion của màng thần kinh loài côn trùng đã được cho là chất trừ sâu có hiệu quả; một ví dụ ở đây là hoạt chất tổng hợp permethrin, với cơ chế kéo dài sự hoạt hóa của kênh natri trong điện thế hoạt động. Những kênh ion trên hệ thần kinh các loài côn trùng khác với kênh ion ở người, trong đó các tác nhân thần kinh chỉ có gây ra một vài tác dụng phụ đối với người (với đương lượng vừa phải, liều cực cao có thể gây ra độc tính gen, trấn áp và phá hủy miễn dịch, hay phát sinh thêm các ''oncogen'') nhưng đối với côn trùng chúng làm tê liệt hệ thống thần kinh. Nhiều loại chất độc thần kinh khác can thiệp vào tác động phóng thích các hóa chất thần kinh của điện thế hoạt động, cụ thể quá trình này diễn ra ngay tại các khớp nối thần kinh cơ.

{{Clear}}

== Lịch sử khám phá hiện tượng điện sinh vật ==
[[Tập tin:PurkinjeCell.jpg|trái|nhỏ|364x364px|Hình ảnh cho thấy hai tế bào Purkinje ('''A''') được Santiago Ramón y Cajal vẽ phác họa. Sự phân nhánh lớn giống như cây của sợi nhánh hợp nhất vào thân thần kinh, tại nơi đó cho ra cấu trúc sợi trục và di chuyển hướng xuống với ít điểm rẽ nhánh. Các tế bào nhỏ hơn ('''B''') đó là các tế bào hạt.]]
Vai trò điện sinh học của hệ thống thần kinh trên các đối tượng thí nghiệm động vật lần đầu tiên đã được quan sát thấy ở con ếch bởi Luigi Galvani, người đã tiến hành cuộc nghiên cứu về các thuộc tính điện của thần kinh từ năm 1791 đến năm 1797.<ref name="piccolino_1997" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Piccolino M|date=October 1997|title=Luigi Galvani and animal electricity: two centuries after the foundation of electrophysiology|url=https://archive.org/details/sim_trends-in-neurosciences_1997-10_20_10/page/443|journal=Trends in Neurosciences|volume=20|issue=10|pages=443–8|doi=10.1016/S0166-2236(97)01101-6|pmid=9347609|s2cid=23394494}}</ref> Các giá trị và thành quả thu được từ Galvani đã kích thích Alessandro Volta phát triển ra pin Volta—cũng được xem là loại pin điện đầu tiên trong lịch sử—tạo điều kiện thuận lợi để ông  nghiên cứu hiện tượng điện sinh vật (chẳng hạn khả năng phóng ra điện rất mạnh khoảng 600 V của loài cá chình điện) và các đáp ứng sinh lý quan sát được khi dẫn điện áp một chiều qua cơ thể sinh vật.<ref name="piccolino_2000" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Piccolino M|date=April 2000|title=The bicentennial of the Voltaic battery (1800-2000): the artificial electric organ|url=https://archive.org/details/sim_trends-in-neurosciences_2000-04_23_4/page/147|journal=Trends in Neurosciences|volume=23|issue=4|pages=147–51|doi=10.1016/S0166-2236(99)01544-1|pmid=10717671|s2cid=393323}}</ref>

Vào thế kỷ thứ 19, các nhà khoa học đã nghiên cứu sự truyền động của các tín hiệu điện trong toàn bộ dải thần kinh (tức là, các bó mạch thần kinh) và chứng minh rằng mô thần kinh được làm từ các tế bào, thay vì đó là mạng lưới ống thần kinh kết nối với nhau ''(reticulum).{{sfnm|1a1=Brazier|1y=1961|2a1=McHenry|2a2=Garrison|2y=1969|3a1=Worden|3a2=Swazey|3a3=Adelman|3y=1975}}'' Carlo Matteucci đã theo dõi những nghiên cứu của Galvani và chứng minh màng tế bào tồn tại một điện thế xuyên màng và có thể sản sinh ra dòng điện một chiều. Tiếp đó, công trình của Matteucci cũng truyền cảm hứng cho nhà sinh lý học người Đức, Emil du Bois-Reymond, và cũng là người khám phá ra điện thế hoạt động vào năm 1843.<ref>{{chú thích sách|title=Emil du Bois-Reymond : neuroscience, self, and society in nineteenth-century Germany|last=Finkelstein|first=Gabriel Ward|year=2013|isbn=9781461950325|location=Cambridge, Massachusetts|oclc=864592470|name-list-style=vanc}}</ref> Vận tốc dẫn truyền của điện thế hoạt động lần đầu tiên được đo lường vào năm 1850 bởi Hermann von Helmholtz, ông là bạn của Bois-Reymond.<ref>[[Kathryn Olesko|Olesko, Kathryn M.]], and Frederic L. Holmes. "Experiment, Quantification and Discovery: Helmholtz's Early Physiological Researches, 1843-50". In ''Hermann von Helmholtz and the Foundations of Nineteenth Century Science'', ed. David Cahan, 50-108. Berkeley; Los Angeles; London: University of California, 1994.</ref> Để chứng minh mô thần kinh được cấu tạo từ những tế bào rời rạc, vị bác sĩ người Tây Ban Nha Santiago Ramón y Cajal và học trò của ông đã sử dụng kỹ thuật nhuộm mô do Camillo Golgi phát triển để mô tả lại vô số hình dạng khác nhau của những tế bào nơron, họ đã làm công việc này rất chăm chỉ. Nhờ vào những cống hiến của họ, năm 1906 cả Golgi và Ramón y Cajal đều được nhận giải thưởng Nobel Sinh lý học và Y học.<ref name="Nobel_1906" group="lower-Greek">{{cite press release|url=http://nobelprize.org/medicine/laureates/1906/index.html|title=The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1906|publisher=The Royal Swedish Academy of Science|year=1906|access-date=2010-02-21|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20081204190959/http://nobelprize.org/medicine/laureates/1906/index.html|archive-date=4 December 2008|df=dmy-all}}</ref> Công trình của họ đã giải quyết được những cuộc tranh cãi lâu dài về khía cạnh giải phẫu thần kinh vào thế kỷ thứ 19; trong đó Golgi vẫn còn tranh luận mô hình mạng lưới hệ thống thần kinh.
[[Tập tin:3b8e.png|trái|nhỏ|422x422px|Hình minh họa cấu trúc dải ruy băng <nowiki>''</nowiki>(ribbon diagram)<nowiki>''</nowiki> của bơm Na⁺/K⁺-ATPase trong trạng thái E2-Pi. Đường màu đỏ (ngoại bào) và màu xanh (nội bào) thể hiện ranh giới phân bố của lớp lipid kép màng tế bào.]]
Thế kỷ thứ 20 chính là thời đại hoàng kim của lĩnh vực điện sinh lý học. Năm 1902 và năm 1912, Julius Bernstein đã đưa ra giả thuyết rằng điện thế hoạt động là kết quả của sự thay đổi về tính thấm của màng sợi trục đối với các hạt mang điện.<ref name="bernstein_1902_1912" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|author-link=Julius Bernstein|vauthors=Bernstein J|year=1902|title=Untersuchungen zur Thermodynamik der bioelektrischen Ströme|url=https://zenodo.org/record/2192363|journal=Pflügers Archiv für die gesamte Physiologie|volume=92|issue=10–12|pages=521–562|doi=10.1007/BF01790181|s2cid=33229139}}</ref>{{sfn|Bernstein|1912}} Sau đó thì, giả thuyết của Bernstein cũng đã được xác nhận bởi Ken Cole and Howard Curtis, những người này thực nghiệm và thấy rằng tính thấm của màng tế bào tăng lên trong sự kiện điện thế hoạt động.<ref group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Cole KS, Curtis HJ|date=May 1939|title=Electric Impedance of the Squid Giant Axon During Activity|journal=The Journal of General Physiology|volume=22|issue=5|pages=649–70|doi=10.1085/jgp.22.5.649|pmc=2142006|pmid=19873125|author-link1=Kenneth Stewart Cole}}</ref> Năm 1949, Alan Hodgkin và Bernard Katz hoàn thiện hơn nữa cho giả thuyết mà Bernstein đưa ra, đó là tính thấm màng sợi trục có thể khác nhau đối với từng loại ion nhất định; đi sâu vào chi tiết, họ đã chứng minh rằng tính thấm của ion natri đối với điện thế hoạt động là cực kỳ quan trọng.<ref name="hodgkin_1949" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|author-link2=Bernard Katz|vauthors=Hodgkin AL, Katz B|date=March 1949|title=The effect of sodium ions on the electrical activity of giant axon of the squid|journal=The Journal of Physiology|volume=108|issue=1|pages=37–77|doi=10.1113/jphysiol.1949.sp004310|pmc=1392331|pmid=18128147|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}</ref> Tiến độ nghiên cứu này đạt cực điểm vào năm 1952, với sự ra đời của năm bài viết khoa học của Hodgkin, Katz và Andrew Huxley, trong đó họ thực hiện kỹ thuật kẹp điện thế để xác định sự phụ thuộc của tính thấm màng sợi trục đối với các ion natri và kali vào điện thế và thời gian, từ đó họ có khả năng tái xây dựng điện thế hoạt động thông qua mô hình định lượng.<ref name="hodgkin_19522" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|author-link3=Bernard Katz|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF, Katz B|date=April 1952|title=Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=424–48|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004716|pmc=1392219|pmid=14946712|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=449–72|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004717|pmc=1392213|pmid=14946713|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}

* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=473–96|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004718|pmc=1392209|pmid=14946714|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=497–506|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004719|pmc=1392212|pmid=14946715|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=August 1952|title=A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve|journal=The Journal of Physiology|volume=117|issue=4|pages=500–44|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004764|pmc=1392413|pmid=12991237|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}</ref> Mô hình toán học mà Hodgkin và Huxley đã đưa ra cũng có tương quan với các kênh ion khác nhau và với các trạng thái khác nhau, bao gồm có "mở", "đóng", và "bất hoạt". Giả thuyết của họ được Erwin Neher và Bert Sakmann xác nhận trong khoảng giữa những năm 1970 và những năm 1980, là những người phát triển kỹ thuật kẹp dính mảnh màng để phát hiện ra sự thay đổi về trạng thái thấm của từng loại kênh ion riêng biệt.<ref name="patch_clamp" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Neher E, Sakmann B|date=April 1976|title=Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres|journal=Nature|volume=260|issue=5554|pages=799–802|bibcode=1976Natur.260..799N|doi=10.1038/260799a0|pmid=1083489|author-link1=Erwin Neher|s2cid=4204985}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hamill OP, Marty A, Neher E, Sakmann B, Sigworth FJ|date=August 1981|title=Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches|journal=Pflügers Archiv|volume=391|issue=2|pages=85–100|doi=10.1007/BF00656997|pmid=6270629|s2cid=12014433}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Neher E, Sakmann B|date=March 1992|title=The patch clamp technique|url=https://archive.org/details/sim_scientific-american_1992-03_266_3/page/44|journal=Scientific American|volume=266|issue=3|pages=44–51|bibcode=1992SciAm.266c..44N|doi=10.1038/scientificamerican0392-44|pmid=1374932|author-link1=Erwin Neher}}</ref> Trong thế kỷ thứ 21, các nhà nghiên cứu dần bắt đầu hiểu rõ cấu trúc nền tảng của những trạng thái thấm và cả tính chọn lọc của kênh cho một số ion đi qua,<ref name="yellen_2002" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Yellen G|date=September 2002|title=The voltage-gated potassium channels and their relatives|journal=Nature|volume=419|issue=6902|pages=35–42|bibcode=2002Natur.419...35Y|doi=10.1038/nature00978|pmid=12214225|s2cid=4420877}}</ref> thông qua cấu trúc tinh thể với độ phân giải nguyên tử,<ref name="doyle_1998" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|display-authors=6|vauthors=Doyle DA, Morais Cabral J, Pfuetzner RA, Kuo A, Gulbis JM, Cohen SL, Chait BT, MacKinnon R|date=April 1998|title=The structure of the potassium channel: molecular basis of K+ conduction and selectivity|journal=Science|volume=280|issue=5360|pages=69–77|bibcode=1998Sci...280...69D|doi=10.1126/science.280.5360.69|pmid=9525859}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Zhou Y, Morais-Cabral JH, Kaufman A, MacKinnon R|date=November 2001|title=Chemistry of ion coordination and hydration revealed by a K+ channel-Fab complex at 2.0 A resolution|journal=Nature|volume=414|issue=6859|pages=43–8|bibcode=2001Natur.414...43Z|doi=10.1038/35102009|pmid=11689936|s2cid=205022645}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Jiang Y, Lee A, Chen J, Ruta V, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R|date=May 2003|title=X-ray structure of a voltage-dependent K+ channel|journal=Nature|volume=423|issue=6935|pages=33–41|bibcode=2003Natur.423...33J|doi=10.1038/nature01580|pmid=12721618|s2cid=4347957}}</ref> phương pháp đo lường khoảng cách huỳnh quang<ref name="FRET" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Cha A, Snyder GE, Selvin PR, Bezanilla F|date=December 1999|title=Atomic scale movement of the voltage-sensing region in a potassium channel measured via spectroscopy|journal=Nature|volume=402|issue=6763|pages=809–13|bibcode=1999Natur.402..809C|doi=10.1038/45552|pmid=10617201|s2cid=4353978}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Glauner KS, Mannuzzu LM, Gandhi CS, Isacoff EY|date=December 1999|title=Spectroscopic mapping of voltage sensor movement in the Shaker potassium channel|journal=Nature|volume=402|issue=6763|pages=813–7|bibcode=1999Natur.402..813G|doi=10.1038/45561|pmid=10617202|s2cid=4417476}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Bezanilla F|date=April 2000|title=The voltage sensor in voltage-dependent ion channels|url=https://archive.org/details/sim_physiological-reviews_2000-04_80_2/page/555|journal=Physiological Reviews|volume=80|issue=2|pages=555–92|doi=10.1152/physrev.2000.80.2.555|pmid=10747201|s2cid=18629998}}</ref> và phương pháp đông lạnh mẫu thử dùng trong kính hiển vi điện tử ''(cryo-electron microscopy)''.<ref name="cryoEM" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Catterall WA|date=February 2001|title=A 3D view of sodium channels|journal=Nature|volume=409|issue=6823|pages=988–9, 991|bibcode=2001Natur.409..988C|doi=10.1038/35059188|pmid=11234048|doi-access=free|s2cid=4371677}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Sato C, Ueno Y, Asai K, Takahashi K, Sato M, Engel A, Fujiyoshi Y|date=February 2001|title=The voltage-sensitive sodium channel is a bell-shaped molecule with several cavities|journal=Nature|volume=409|issue=6823|pages=1047–51|bibcode=2001Natur.409.1047S|doi=10.1038/35059098|pmid=11234014|s2cid=4430165}}</ref>

Julius Bernstein cũng là người đầu tiên đưa ra phương trình Nernst cho điện thế nghỉ xuyên màng; David E. Goldman đã nghiên cứu kỹ hơn về phương trình và tổng quát hóa nó dẫn đến sự thiết lập của phương trình mới mang tên ông vào năm 1943, đó là [[phương trình Goldman]].<ref name="goldman_1943" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Goldman DE|date=September 1943|title=Potential, Impedance, and Rectification in Membranes|journal=The Journal of General Physiology|volume=27|issue=1|pages=37–60|doi=10.1085/jgp.27.1.37|pmc=2142582|pmid=19873371}}</ref> Năm 1957, bơm Na⁺/K⁺-ATPase được nhận diện và cơ chế, các chức năng sinh học của nó cũng dần được làm rõ, hình thể kết cấu được xác định một cách rất chính xác qua công nghệ tinh thể học tia X hiển thị cấu trúc với độ phân giải của nguyên tử.<ref group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Skou JC|date=February 1957|title=The influence of some cations on an adenosine triphosphatase from peripheral nerves|journal=Biochimica et Biophysica Acta|volume=23|issue=2|pages=394–401|doi=10.1016/0006-3002(57)90343-8|pmid=13412736|s2cid=32516710}}</ref><ref group="lower-Greek">{{cite press release|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1997/press.html|title=The Nobel Prize in Chemistry 1997|publisher=The Royal Swedish Academy of Science|year=1997|access-date=2010-02-21|url-status=live|archive-url=https://web.archive.org/web/20091023003257/http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1997/press.html|archive-date=23 October 2009|df=dmy-all}}</ref><ref name="hodgkin_1955" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Keynes RD|date=April 1955|title=Active transport of cations in giant axons from Sepia and Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=128|issue=1|pages=28–60|doi=10.1113/jphysiol.1955.sp005290|pmc=1365754|pmid=14368574|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}</ref><ref name="caldwell_1960" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Caldwell PC, Hodgkin AL, Keynes RD, Shaw TL|date=July 1960|title=The effects of injecting 'energy-rich' phosphate compounds on the active transport of ions in the giant axons of Loligo|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-physiology_1960-07_152_3/page/561|journal=The Journal of Physiology|volume=152|issue=3|pages=561–90|doi=10.1113/jphysiol.1960.sp006509|pmc=1363339|pmid=13806926}}</ref><ref name="caldwell_1957" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Caldwell PC, Keynes RD|date=June 1957|title=The utilization of phosphate bond energy for sodium extrusion from giant axons|journal=The Journal of Physiology|volume=137|issue=1|pages=12–3P|doi=10.1113/jphysiol.1957.sp005830|pmid=13439598|s2cid=222188054}}</ref><ref name="Na_K_pump_structure" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|display-authors=6|vauthors=Morth JP, Pedersen BP, Toustrup-Jensen MS, Sørensen TL, Petersen J, Andersen JP, Vilsen B, Nissen P|date=December 2007|title=Crystal structure of the sodium-potassium pump|journal=Nature|volume=450|issue=7172|pages=1043–9|bibcode=2007Natur.450.1043M|doi=10.1038/nature06419|pmid=18075585|s2cid=4344526}}</ref> Các bơm ion liên quan cũng đã được khám phá về cấu trúc tinh thể, cho ra cái nhìn toàn diện hơn đối với cách thức những bộ máy phân tử này làm việc như thế nào.<ref group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Lee AG, East JM|date=June 2001|title=What the structure of a calcium pump tells us about its mechanism|journal=The Biochemical Journal|volume=356|issue=Pt 3|pages=665–83|doi=10.1042/0264-6021:3560665|pmc=1221895|pmid=11389676}}</ref>

{{Clear}}

== Mô hình định lượng ==
{{Bài chi tiết|Mô hình định lượng của điện thế hoạt động}}
[[Tập tin:HH model circuit.PNG|trái|nhỏ|460x460px|Sơ đồ mạch điện tương đương trong mô hình Hodgkin–Huxley của điện thế hoạt động. Đại lượng ''I<sub>m</sub>'' và ''V<sub>m</sub>''  thể hiện dòng điện, và điện thế xuyên màng trong một phân vùng màng rất nhỏ. ''C<sub>m</sub>'' là đại lượng đặc trưng cho khả năng tích tụ của dòng điện (tức điện dung màng), trong đó ký hiệu ''g'' thể hiện tính thấm cho bốn loại ion. Đối với hai loại ion thấm trung tâm, là natri (Na) và kali (K), có thêm mũi tên ám chỉ rằng tính thấm có thể thay đổi với điện áp, và tương ứng với các kênh ion nhạy cảm với điện thế.]]
Các mô hình toán học và khoa học máy tính được xem là cần thiết để hiểu quá trình điện thế hoạt động, và đưa ra được dự đoán dựa vào giá trị hay dữ liệu thực nghiệm, cung cấp độ chính xác cho cuộc khảo nghiệm đối chiếu với lý thuyết. Trong những mô hình như thế, có mô hình Hodgkin–Huxley là quan trọng nhất và cũng chính xác nhất, trong đó điện thế hoạt động được mô tả lại bằng bốn phương trình vi phân thông thường ''(ODEs)''.<ref name="hodgkin_19524" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|author-link3=Bernard Katz|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF, Katz B|date=April 1952|title=Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=424–48|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004716|pmc=1392219|pmid=14946712|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=449–72|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004717|pmc=1392213|pmid=14946713|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}

* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=473–96|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004718|pmc=1392209|pmid=14946714|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=April 1952|title=The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo|journal=The Journal of Physiology|volume=116|issue=4|pages=497–506|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004719|pmc=1392212|pmid=14946715|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Hodgkin AL, Huxley AF|date=August 1952|title=A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve|journal=The Journal of Physiology|volume=117|issue=4|pages=500–44|doi=10.1113/jphysiol.1952.sp004764|pmc=1392413|pmid=12991237|author-link1=Alan Lloyd Hodgkin}}</ref> Dù rằng mô hình Hodgkin–Huxley có thể đơn giản hóa so với màng tế bào thần kinh thực sự,<ref>{{chú thích tạp chí|vauthors=Baranauskas G, Martina M|date=January 2006|title=Sodium currents activate without a Hodgkin-and-Huxley-type delay in central mammalian neurons|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-neuroscience_2006-01-11_26_2/page/n334|journal=The Journal of Neuroscience|volume=26|issue=2|pages=671–84|doi=10.1523/jneurosci.2283-05.2006|pmc=6674426|pmid=16407565}}</ref> cái phức tạp của nó đã khiến cho nhiều mô hình thậm chí đơn giản hơn nhiều ra đời,{{sfn|Hoppensteadt|1986}}<ref group="lower-alpha">* {{chú thích tạp chí|vauthors=Fitzhugh R|date=May 1960|title=Thresholds and plateaus in the Hodgkin-Huxley nerve equations|url=https://archive.org/details/sim_journal-of-general-physiology_1960-05_43_5/page/867|journal=The Journal of General Physiology|volume=43|issue=5|pages=867–96|doi=10.1085/jgp.43.5.867|pmc=2195039|pmid=13823315}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Kepler TB, Abbott LF, Marder E|year=1992|title=Reduction of conductance-based neuron models|journal=Biological Cybernetics|volume=66|issue=5|pages=381–7|doi=10.1007/BF00197717|pmid=1562643|s2cid=6789007}}</ref> chẳng hạn như là mô hình Morris–Lecar<ref name="morris_1981" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Morris C, Lecar H|date=July 1981|title=Voltage oscillations in the barnacle giant muscle fiber|url=https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1981-07_35_1/page/193|journal=Biophysical Journal|volume=35|issue=1|pages=193–213|bibcode=1981BpJ....35..193M|doi=10.1016/S0006-3495(81)84782-0|pmc=1327511|pmid=7260316}}</ref> và mô hình FitzHugh–Nagumo,<ref name="fitzhugh" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Fitzhugh R|date=July 1961|title=Impulses and Physiological States in Theoretical Models of Nerve Membrane|url=https://archive.org/details/sim_biophysical-journal_1961-07_1_6/page/445|journal=Biophysical Journal|volume=1|issue=6|pages=445–66|bibcode=1961BpJ.....1..445F|doi=10.1016/S0006-3495(61)86902-6|pmc=1366333|pmid=19431309}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Nagumo J, Arimoto S, Yoshizawa S|year=1962|title=An active pulse transmission line simulating nerve axon|journal=Proceedings of the IRE|volume=50|issue=10|pages=2061–2070|doi=10.1109/JRPROC.1962.288235|s2cid=51648050}}</ref> cả hai mô hình đều chỉ có hai phương trình vi phân thường. Các tính chất của mô hình Hodgkin–Huxley và FitzHugh–Nagumo, và mô hình liên quan Bonhoeffer–van der Pol,<ref name="bonhoeffer_vanderPol" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Bonhoeffer KF|date=September 1948|title=Activation of passive iron as a model for the excitation of nerve|journal=The Journal of General Physiology|volume=32|issue=1|pages=69–91|doi=10.1085/jgp.32.1.69|pmc=2213747|pmid=18885679}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Bonhoeffer KF|year=1953|title=Modelle der Nervenerregung|url=https://archive.org/details/sim_naturwissenschaften_1953_40_11/page/301|journal=Naturwissenschaften|volume=40|issue=11|pages=301–311|bibcode=1953NW.....40..301B|doi=10.1007/BF00632438|s2cid=19149460}}
* {{chú thích tạp chí|author-link=Balthasar van der Pol|vauthors=Van der Pol B|year=1926|title=On relaxation-oscillations|journal=Philosophical Magazine|volume=2|pages=977–992}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Van der Pol B, Van der Mark J|year=1928|title=The heartbeat considered as a relaxation oscillation, and an electrical model of the heart|journal=Philosophical Magazine|volume=6|pages=763–775|doi=10.1080/14786441108564652|author-link1=Balthasar van der Pol}}
* {{chú thích tạp chí|vauthors=Van der Pol B, van der Mark J|year=1929|title=The heartbeat considered as a relaxation oscillation, and an electrical model of the heart|journal=Arch. Neerl. Physiol.|volume=14|pages=418–443|author-link1=Balthasar van der Pol}}</ref> đã được nghiên cứu rất chi tiết trong phạm vi toán học,<ref name="math_studies">Sato, S; Fukai, H; Nomura, T; Doi, S in {{harvnb|Reeke|Poznanski|Sporns|Rosenberg|2005|loc=''Bifurcation Analysis of the Hodgkin-Huxley Equations'', pp. 459–478.}}
* FitzHugh, R in {{harvnb|Schwann|1969|loc=''Mathematical models of axcitation and propagation in nerve'', pp. 12–16.}}
* {{harvnb|Guckenheimer|Holmes|1986|pp=12–16}}</ref><ref group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Evans JW|year=1972|title=Nerve axon equations. I. Linear approximations|journal=Indiana Univ. Math. J.|volume=21|issue=9|pages=877–885|doi=10.1512/iumj.1972.21.21071|doi-access=free}}* {{chú thích tạp chí|vauthors=Evans JW, Feroe J|year=1977|title=Local stability theory of the nerve impulse|journal=Math. Biosci.|volume=37|pages=23–50|doi=10.1016/0025-5564(77)90076-1}}</ref> máy tính<ref name="computational_studies">Nelson, ME; Rinzel, J in {{harvnb|Bower|Beeman|1995|loc=''The Hodgkin-Huxley Model'', pp. 29–49.}}
* Rinzel, J & Ermentrout, GB; in {{harvnb|Koch|Segev|1989|loc=''Analysis of Neural Excitability and Oscillations'', pp. 135–169.}}</ref> và công nghệ điện tử.<ref name="keener_1983" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Keener JP|year=1983|title=Analogue circuitry for the Van der Pol and FitzHugh-Nagumo equations|journal=IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics|volume=13|issue=5|pages=1010–1014|doi=10.1109/TSMC.1983.6313098|s2cid=20077648}}</ref> Nhiều nghiên cứu hiện đại tập trung rất nhiều vào hệ thống tích hợp; bằng việc kết hợp các mô hình điện thế hoạt động với những mô hình khác của hệ thần kinh (chẳng hạn như sợi nhánh và synap), qua đó các nhà nghiên cứu có thể khảo sát sự tính toán và cách thức xử lý của mạng lưới thần kinh (xây dựng các thuật toán nhân tạo phù hợp cho các ứng dụng khác){{sfnm|1a1=McCulloch|1y=1988|1pp=19–39, 46–66, 72–141|2a1=Anderson|2a2=Rosenfeld|2y=1988|2pp=15–41}} và các phản xạ đơn giản, ví dụ như phản xạ thoát, và tập hợp hành vi chịu sự kiểm soát của mạch phát sinh điều hòa vận động trung ương.<ref name="cpg">Getting, PA in {{harvnb|Koch|Segev|1989|loc=''Reconstruction of Small Neural Networks'', pp. 171–194.}}</ref><ref name="pmid10713861" group="lower-alpha">{{chú thích tạp chí|vauthors=Hooper SL|date=March 2000|title=Central pattern generators|journal=Current Biology|volume=10|issue=5|pages=R176–R179|citeseerx=10.1.1.133.3378|doi=10.1016/S0960-9822(00)00367-5|pmid=10713861|s2cid=11388348}}</ref>

{{Clear}}

== Xem thêm ==
{{col div|colwidth=40em}}
* [[Kích thích phá vỡ trạng thái cực hóa]]
* [[Điện sinh học]]
* [[Mô hình sinh học thần kinh]]
* [[Bùng nổ điện thế hoạt động]]
* [[Mạch phát sinh điều hòa vận động trung ương]]
* [[Thời trị]]
* [[Pin điện ếch]]
* [[Hiện tượng thích nghi của nơron]]
* [[Kỹ thuật ghi điện thần kinh một đơn vị]]
* [[Mô hình Soliton trong khoa học thần kinh]]
{{colend}}

==Ghi chú==
<references group=note/>

== Tham khảo ==
===Chú thích===
{{tham khảo|32em}}

===Bài báo khoa học===
{{tham khảo|group=lower-alpha|2}}

===Sách===
{{Refbegin|32em}}
* {{Chú thích sách | veditors = Anderson JA, Rosenfeld E |year = 1988 |title = Neurocomputing: Foundations of Research |publisher = The MIT Press |location = Cambridge, Massachusetts |isbn = 978-0-262-01097-9 |lccn = 87003022 |oclc = 15860311 |url-access = registration |url = https://archive.org/details/neurocomputingfo0000unse }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Bernstein J | author-link1 = Julius Bernstein | year = 1912 | title = Elektrobiologie, die Lehre von den elektrischen Vorgängen im Organismus auf moderner Grundlage dargestellt | trans-title = Electric Biology, the study of the electrical processes in the organism represented on a modern basis | publisher = Vieweg und Sohn | location = Braunschweig | lccn = 12027986 | oclc = 11358569 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Bower JM, Beeman D | year = 1995 | title = The Book of GENESIS: Exploring Realistic Neural Models with the GEneral NEural SImulation System | url = https://archive.org/details/bookofgenesisexp0000bowe | publisher = TELOS | location = Santa Clara, Calif. | isbn = 978-0-387-94019-9 | lccn = 94017624 | oclc = 30518469 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Brazier MA | year = 1961 | title = A History of the Electrical Activity of the Brain | publisher = Pitman | location = London | lccn = 62001407 | oclc = 556863 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Bullock TH, Horridge GA | author-link1 = Theodore Holmes Bullock | year = 1965 | title = Structure and Function in the Nervous Systems of Invertebrates | url = https://archive.org/details/structurefunctio0000bull | url-access = registration | series = A series of books in biology | publisher = W. H. Freeman | location = San Francisco | lccn = 65007965 | oclc = 558128 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Bullock TH, Orkand R, Grinnell A | author-link1 = Theodore Holmes Bullock  | year = 1977 | title = Introduction to Nervous Systems | url = https://archive.org/details/introductiontone00theo | url-access = registration | series = A series of books in biology | publisher = W. H. Freeman | location = San Francisco | isbn = 978-0-7167-0030-2 | lccn = 76003735 | oclc = 2048177 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Field J |date=1959 | title = Handbook of Physiology: a Critical, Comprehensive Presentation of Physiological Knowledge and Concepts: Section 1: Neurophysiology | volume = 1 | publisher = American Physiological Society | location = Washington, DC | lccn = 60004587 | oclc = 830755894 }}
* {{Chú thích sách | first1 = WF | last1 = Ganong | year = 1991 | title = Review of Medical Physiology | url = https://archive.org/details/reviewofmedicalp0000gano | journal = Ganong's Review of Medical Physiology |edition=15 | publisher = Appleton and Lange | location = Norwalk, Conn. | isbn = 978-0-8385-8418-7 | lccn = 87642343 | oclc = 23761261 | issn = 0892-1253 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Guckenheimer J, Holmes P | year = 1986 | title = Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems and Bifurcations of Vector Fields |edition=2 | series = Applied Mathematical Sciences | volume = 42 | publisher = Springer Verlag | location = New York | isbn = 978-0-387-90819-9 | oclc = 751129941 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Hoppensteadt FC | year = 1986 | title = An Introduction to the Mathematics of Neurons | series = Cambridge studies in mathematical biology | volume = 6 | publisher = Cambridge University Press | location = Cambridge | isbn = 978-0-521-31574-6 | lccn = 85011013 | oclc = 12052275 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Junge D |year = 1981 |title = Nerve and Muscle Excitation |edition=2 |publisher = Sinauer Associates |location = Sunderland, Mass. |isbn = 978-0-87893-410-2 |lccn = 80018158 |oclc = 6486925 |url = https://archive.org/details/nervemuscleexcit00jung }}
* {{Chú thích sách | veditors = Kettenmann H, Grantyn R | year = 1992 | title = Practical Electrophysiological Methods: A Guide for in Vitro Studies in Vertebrate Neurobiology | url = https://archive.org/details/practicalelectro0000unse_v6r0 | publisher = Wiley | location = New York | isbn = 978-0-471-56200-9 | lccn = 92000179 | oclc = 25204689 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Keynes RD, Aidley DJ | author-link1 = Richard Keynes | year = 1991 | title = Nerve and Muscle |edition=2 | publisher = Cambridge University Press | location = Cambridge | isbn = 978-0-521-41042-7 | lccn = 90015167 | oclc = 25204483 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Koch C, Segev I | editor1-link = Christof Koch | year = 1989 | title = Methods in Neuronal Modeling: From Synapses to Networks | url = https://archive.org/details/methodsinneurona0000unse | publisher = The MIT Press | location = Cambridge, Massachusetts | isbn = 978-0-262-11133-1 | lccn = 88008279 | oclc = 18384545 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Lavallée M, Schanne OF, Hébert NC | year = 1969 | title = Glass Microelectrodes | url = https://archive.org/details/glassmicroelectr0000unse | publisher = Wiley | location = New York | isbn = 978-0-471-51885-3 | lccn = 68009252 | oclc = 686 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = McCulloch WS | author-link1 = Warren Sturgis McCulloch | year = 1988 | title = Embodiments of Mind | publisher = The MIT Press | location = Cambridge, Massachusetts | isbn = 978-0-262-63114-3 | lccn = 88002987 | oclc = 237280 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = McHenry LC, Garrison FH | year = 1969 | title = Garrison's History of Neurology | publisher = Charles C. Thomas | location = Springfield, Ill. | oclc = 429733931 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Silverthorn DU | year = 2010 | title = Human Physiology: An Integrated Approach | url = https://archive.org/details/humanphysiologyi0000silv |edition=5 | publisher = Pearson | location = San Francisco | isbn = 978-0-321-55980-7 | lccn = 2008050369 | oclc = 268788623 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Spanswick RM, Lucas WJ, Dainty J | year = 1980 | title = Plant Membrane Transport: Current Conceptual Issues | series = Developments in Plant Biology | volume = 4 | publisher = Elsevier Biomedical Press | location = Amsterdam | isbn = 978-0-444-80192-0 | lccn = 79025719 | oclc = 5799924 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, Hall WC, Lamantia AS, McNamara JO, Williams SM | year = 2001 | title = Neuroscience |edition=2 | publisher = Sinauer Associates | location = Sunderland, MA | chapter = Release of Transmitters from Synaptic Vesicles | chapter-url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=neurosci.section.326 | isbn = 978-0-87893-742-4 | lccn = 00059496 | oclc = 806472664 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Purves D, Augustine GJ, Fitzpatrick D, Hall WC, Lamantia AS, McNamara JO, White LE | year = 2008 | title = Neuroscience | url = https://archive.org/details/principlesofcogn0000unse |edition=4 | publisher = Sinauer Associates | location = Sunderland, MA | isbn = 978-0-87893-697-7 | lccn = 2007024950 | oclc = 144771764 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Reeke GN, Poznanski RR, Sporns O, Rosenberg JR, Lindsay KA | year = 2005 | title = Modeling in the Neurosciences: from Biological Systems to Neuromimetic Robotics | url = https://archive.org/details/modelinginneuros0000unse_g1l6 | publisher = Taylor & Francis | location = Boca Raton, Fla. | isbn = 978-0-415-32868-5 | lccn = 2005298022 | oclc = 489024131 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Schmidt-Nielsen K | author-link1 = Knut Schmidt-Nielsen | year = 1997 | title = Animal Physiology: Adaptation and Environment | url = https://archive.org/details/animalphysiology0005schm |edition=5 | publisher = Cambridge University Press | location = Cambridge | isbn = 978-0-521-57098-5 | lccn = 96039295 | oclc = 35744403 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Schwann HP | year = 1969 | title = Biological Engineering | series = Inter-University Electronics Series | volume = 9 | publisher = McGraw-Hill | location = New York | isbn = 978-0-07-055734-5 | lccn = 68027513 | oclc = 51993 }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Stevens CF | year = 1966 | title = Neurophysiology: A Primer | url = https://archive.org/details/neurophysiologyp0000stev | url-access = registration | publisher = John Wiley and Sons | location = New York | isbn = 9780471824367 | lccn = 66015872 | oclc = 1175605 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Waxman SG | year = 2007 | title = Molecular Neurology | publisher = Elsevier Academic Press | location = Burlington, Mass. | isbn = 978-0-12-369509-3 | lccn = 2008357317 | oclc = 154760295 }}
* {{Chú thích sách | veditors = Worden FG, Swazey JP, Adelman G | year = 1975 | title = The Neurosciences, Paths of Discovery | publisher = The MIT Press | location = Cambridge, Massachusetts | isbn = 978-0-262-23072-8 | lccn = 75016379 | oclc = 1500233 | url = https://archive.org/details/TheNeurosc_00_Word }}
{{Refend}}

===Trang web===
{{tham khảo|group=lower-Greek|32em}}

== Đọc thêm ==
{{Refbegin|32em}}
* {{Chú thích sách |vauthors=Aidley DJ, Stanfield PR | year = 1996 | title = Ion Channels: Molecules in Action |url=https://archive.org/details/ionchannelsmolec0000aidl_o1x5 | publisher = Cambridge University Press | location = Cambridge | isbn = 978-0-521-49882-1}}
* {{Chú thích sách |vauthors=Bear MF, Connors BW, Paradiso MA | year = 2001 | title = Neuroscience: Exploring the Brain | publisher = Lippincott | location = Baltimore | isbn = 0-7817-3944-6}}
* {{Chú thích tạp chí | vauthors = Clay JR | title = Axonal excitability revisited | journal = Progress in Biophysics and Molecular Biology | volume = 88 | issue = 1 | pages = 59–90 | date = May 2005 | pmid = 15561301 | doi = 10.1016/j.pbiomolbio.2003.12.004 | url = https://zenodo.org/record/1259297 | doi-access = free }}
* {{Chú thích sách | year = 1987 | title = Neuroelectric Systems | url = https://archive.org/details/neuroelectricsys0000deut | publisher = New York University Press | location = New York | isbn = 0-8147-1782-9| vauthors = Deutsch S, Micheli-Tzanakou E | author-link2 = Evangelia Micheli-Tzanakou }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Hille B | year = 2001 | title = Ion Channels of Excitable Membranes | url = https://archive.org/details/ionchannelsofexc0003hill |edition=3 | publisher = Sinauer Associates | location = Sunderland, MA | isbn = 978-0-87893-321-1| author-link = Bertil Hille }}
* {{Chú thích sách | vauthors = Johnston D, Wu SM | year = 1995 | title = Foundations of Cellular Neurophysiology | url = https://archive.org/details/foundationsofcel0000john | publisher = Bradford Book, The MIT Press | location = Cambridge, Massachusetts | isbn = 0-262-10053-3}}
* {{Chú thích sách | year = 2000 | title = Principles of Neural Science |edition=4 | publisher = McGraw-Hill | location = New York | isbn = 0-8385-7701-6 |vauthors= Kandel ER, Schwartz JH, Jessell TM | author-link1 = Eric R. Kandel | title-link = Principles of Neural Science }}
* {{Chú thích sách | author = Miller C | year = 1987 | chapter = How ion channel proteins work | title = Neuromodulation: The Biochemical Control of Neuronal Excitability | url = https://archive.org/details/neuromodulationb0000unse | veditors = Kaczmarek LK, Levitan IB | publisher = Oxford University Press | location = New York | isbn = 978-0-19-504097-5 | pages = [https://archive.org/details/neuromodulationb0000unse/page/39 39]–63}}
* {{Chú thích sách | vauthors = Nelson DL, Cox MM | year = 2008 | title = Lehninger Principles of Biochemistry |edition=5 | publisher = W. H. Freeman | location = New York | isbn = 978-0-7167-7108-1 | url = https://archive.org/details/lehningerprincip00lehn_1 }}
{{Refend}}

== Liên kết ngoài ==
* [https://web.archive.org/web/20050625075706/http://www.blackwellpublishing.com/matthews/channel.html Ionic flow in action potentials] at [[Blackwell Publishing]]
* [https://web.archive.org/web/20070615135508/http://www.blackwellpublishing.com/matthews/actionp.html Action potential propagation in myelinated and unmyelinated axons] at [[Blackwell Publishing]]
* [http://thevirtualheart.org/CAPindex.html Generation of AP in cardiac cells] and [http://thevirtualheart.org/java/neuron/apneuron.html generation of AP in neuron cells]
* [https://web.archive.org/web/20080414190744/http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp44/4402001.html Resting membrane potential] from ''Life: The Science of Biology'', by WK Purves, D Sadava, GH Orians, and HC Heller, 8th edition, New York: WH Freeman, {{ISBN|978-0-7167-7671-0}}.
* [https://web.archive.org/web/20100808191814/http://www.nernstgoldman.physiology.arizona.edu/ Ionic motion and the Goldman voltage for arbitrary ionic concentrations] at The [[University of Arizona]]
* [https://web.archive.org/web/20081216233745/http://www.brainu.org/files/movies/action_potential_cartoon.swf A cartoon illustrating the action potential]
* [https://web.archive.org/web/20160611165335/http://1lec.com/action-potential/ Action potential propagation]
* [http://people.virginia.edu/~hvg2s/ Production of the action potential: voltage and current clamping simulations]{{dead link|date=October 2016 |bot=InternetArchiveBot |fix-attempted=yes }}
* [http://cese.sourceforge.net/ Open-source software to simulate neuronal and cardiac action potentials] at [[SourceForge.net]]
* [http://nba.uth.tmc.edu/neuroscience/s1/chapter01.html Introduction to the Action Potential], ''Neuroscience Online'' (electronic neuroscience textbook by UT Houston Medical School)
* [https://www.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/v/electrotonic-action%20potential Khan Academy: Electrotonic and action potential] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140702113034/http://www.khanacademy.org/science/biology/human-biology/neuron-nervous-system/v/electrotonic-action%20potential |date=2014-07-02 }}

{{Authority control}}

{{DEFAULTSORT:Điện thế hoạt động}}
[[Thể loại:Tụ điện]]
[[Thể loại:Mã hóa thần kinh]]
[[Thể loại:Điện sinh lý học]]
[[Thể loại:Điện hóa]]
[[Thể loại:Khoa học thần kinh lý thuyết]]
[[Thể loại:Khoa học thần kinh tế bào]]
[[Thể loại:Quá trình tế bào]]
[[Thể loại:Sinh học màng]]
[[Thể loại:Nhận thức thực vật]]
[[Thể loại:Khoa học thần kinh tính toán]]
[[Thể loại:Điện sinh lý]]