Nervceller i nervsystemet skickar signaler som kallas aktionspotentialer, under vilka soma, eller cellkroppen i neuronen, skickar en elektrisk signal ner i axonet. När den inte signalerar är en neuron hyperpolariserad, vilket betyder att den har en negativ laddning jämfört med utsidan. När en aktionspotentialsignal färdas över axonet får cellen att depolariseras eller bli mer positivt laddad. Efter att signalen slutar går cellen igenom repolarisering, där den återgår till sin ursprungliga negativa polarisering.
En neuron består av en soma, eller cellkropp, från vilken dendriter når ut som grenar på ett träd. I ena änden av neuronen finns en lång kabel som kallas axonet, som slutar i de synaptiska knapparna. Excitatoriska och hämmande signaler färdas från andra neuroner till dendriterna och cellkroppen, och dessa signaler summeras vid axonkullen, som vilar strax före axonets början. Dessa signaler kan hyperpolarisera eller depolarisera cellen. Repolarisering återställer cellen till sitt viloläge.
Hyperpolarisering, depolarisering och repolarisering av en neuron orsakas alla av flödet av joner, eller laddade molekyler, in och ut ur cellen. När en cell är i vila förblir dessa jonkanaler stängda, men när membranpotentialen når en viss punkt, kallad tröskelpotential, öppnas de. Cellkroppen tar emot meddelanden från andra celler som antingen depolariserar eller hyperpolariserar cellen, och om tillräckligt många meddelanden tas emot kommer cellen att nå tröskelpotentialen.
När tröskelpotentialen nås öppnas kalium- och natriumkanaler, vilket tillåter positivt laddade kalium- och natriumjoner att komma in i cellen. Samtidigt tillåter kloridkanaler negativt laddade kloridjoner att lämna cellen. Detta orsakar depolarisering, där cellen är mindre negativt laddad än när den är i vila.
Efter att aktionspotentialen depolariserat cellen, börjar den processen med repolarisering. Natrium- och kaliumkanalerna stängs och blockerar positivt laddade joner från att komma in i cellen. Samtidigt återgår de negativt laddade kloridjonerna till cellen.
Den första delen av repolarisering kallas refraktärperioden, och det finns två stadier av denna fas, den absoluta refraktärperioden och den relativa refraktärperioden. Under den absoluta refraktärperioden vägrar cellen att generera ytterligare en aktionspotential. Under den relativa refraktärperioden är det möjligt för cellen att generera en annan aktionspotential, men den kräver en större signal än vanligt. Denna refraktära period av repolarisering uppstår eftersom det sker en hyperpolarisering av cellen på grund av inflödet av kaliumjoner efter att en aktionspotential har passerat.