Biasanya, tahapan potensial aksi diringkas dalam lima langkah, dua yang pertama adalah fase naik dan fase overshoot. Tiga langkah terakhir adalah fase jatuh, undershoot, dan pemulihan. Beberapa sumber, baik ahli fisiologi atau buku teks, terkadang menyertakan fase istirahat awal sebelum fase naik ketika menghitung tahap potensial aksi, mungkin untuk menggambarkan status quo neuron sebelum potensial aksi dimulai.
Potensial aksi adalah peristiwa yang terjadi antara neuron untuk mengirim pesan dari otak ke berbagai bagian tubuh, baik untuk tindakan sukarela atau tidak disengaja. Dalam pengertian yang paling sederhana, potensial aksi dapat digambarkan sebagai pulsa listrik pendek yang dibuat di dalam badan sel neuron. Denyut nadi ini disebabkan oleh pertukaran ion positif dan negatif ketika ion kalium dan natrium keluar dan masuk ke badan sel. “Percikan” dari pertukaran, kemudian, berjalan ke bawah akson, atau bagian seperti batang dari neuron, menuju neuron lain, dan siklus berlanjut. Dalam banyak kasus, ketika otak perlu “mengirim” banyak “pesan”, potensial aksi dapat terjadi dalam rangkaian yang disebut “spike train.”
Sebuah neuron biasanya mengandung ion kalium bermuatan positif (+K), sedangkan ion natrium (+Na), juga bermuatan positif, berada di pinggiran neuron. Selama fase istirahat, neuron tidak aktif dan mengandung “potensial listrik” sebesar -7- milivolt (mV). Muatan negatif ini dipertahankan oleh pompa natrium-kalium neuron yang membawa dua ion +K masuk sambil membawa tiga ion +Na keluar dari membran. Ketika otak “mengirim” pesan, sejumlah besar ion +Na memasuki neuron, dan tahap potensial aksi naik dan turun terjadi. Pada tahap ini, neuron mengalami “depolarisasi” dan menjadi bermuatan positif karena masuknya ion +Na.
Neuron mencapai tahap overshoot ketika muatan positifnya melebihi 0 mV. Semakin bermuatan positif neuron, semakin banyak saluran natrium yang mulai terbuka, dan semakin banyak ion +Na yang masuk, membuat pompa kalium-natrium lebih sulit untuk membawa ion keluar. Untuk mengeluarkan ion positif, saluran kalium akan terbuka segera setelah saluran natrium menutup, dan tahap potensial aksi jatuh dan bawah terjadi. Dalam fase ini, neuron mengalami “repolarisasi” dan menjadi lebih bermuatan negatif, sedemikian rupa sehingga muatannya akan mencapai di bawah -70 mV pada tahap undershoot, yang juga dikenal sebagai “hiperpolarisasi”.
Setelah saluran kalium dan natrium menutup, pompa natrium-kalium berfungsi lebih efektif dalam membawa ion +K dan membawa ion +Na. Pada tahap pemulihan akhir ini, neuron kembali ke keadaan normal -7 mV, sampai episode potensial aksi lainnya terjadi. Sangat menarik untuk mengetahui bahwa semua tahap potensial aksi ini terjadi dalam waktu dua milidetik.