Neuron adalah elemen sistem saraf yang bertanggung jawab untuk menerima dan mengirimkan informasi ke seluruh otak melalui sinyal elektrokimia. Informasi berjalan melalui otak dalam bentuk potensial aksi atau impuls saraf. Ini membalikkan muatan listrik neuron istirahat dan potensial membran selnya. Ketika neuron tidak menghasilkan potensial aksi, itu disebut neuron istirahat. Saat istirahat, neuron memiliki membran sel interior yang bermuatan negatif relatif terhadap bagian luar membran sel.
Membran sel adalah batas eksternal di sekitar neuron. Ini terdiri dari lapisan ganda lipid atau lemak, dan di situlah protein, seperti saluran ion, ditemukan. Lapisan ganda lipid beroperasi sebagai penghalang dan mempertahankan pembagian muatan listrik melintasi membran sel melalui pompa ion dan saluran ion. Pompa ion membentuk gradien konsentrasi ion dalam membran dan memindahkan ion masuk dan keluar neuron melawan gradien konsentrasinya. Saluran ion bekerja berlawanan dengan pompa ion dan memungkinkan ion tertentu bergerak melintasi membran sel menuju gradien konsentrasinya.
Perbedaan potensial melintasi membran sel neuron istirahat disebut potensial membran istirahat. Ini adalah energi listrik melintasi membran sel yang tidak terstimulasi dan dapat dirangsang secara elektrik. Potensial neuron istirahat berkisar dari minus-60 milivolt (mV) hingga minus-90 milivolt tetapi biasanya minus-65 milivolt. Perbedaan potensial melintasi membran sel terjadi karena perbedaan konsentrasi ion di dalam dan di luar sel dan karena membran sel permeabel atau berpori terhadap ion-ion tertentu.
Membran sel memiliki cairan intraseluler yang memiliki konsentrasi ion kalium yang tinggi, diseimbangkan oleh ion atau anion bermuatan negatif. Membran sel tidak dapat ditembus oleh anion khusus ini, yang berarti bahwa ion tersebut tidak dapat bergerak melintasi membran sel. Cairan di luar membran sel merupakan larutan encer natrium klorida.
Neuron istirahat memiliki masuknya ion natrium ke dalam neuron, melintasi membran sel melalui saluran ion natrium. Ini kemudian diseimbangkan dengan aliran ion kalium melalui saluran ion kalium. Saat istirahat, atau ketika membran saraf terpolarisasi, potensial membran tetap dekat dengan potensial keseimbangan kalium. Ini berarti bahwa membran saraf sebagian besar terdiri dari ion kalium. Membran neuron terdepolarisasi ketika menerima sinyal rangsang atau potensial aksi, yang mengakibatkan masuknya ion natrium dan neuron yang tidak lagi istirahat atau tidak aktif.