"क्रिया विभव": अवतरणों में अंतर

शरीर-विज्ञान में '''ऐक्शन पोटेंशिअल''' एक अल्प-जीवी घटना होती है जिसमें [[कोशिका]] की विद्युतीय झिल्ली क्षमता, रूढ़ प्रारूप पथ का अनुगमन करते हुए तेजी से चढ़ती और गिरती है. ऐक्शन पोटेंशिअल, कई प्रकार की पशु कोशिका में होते हैं, जिसे उत्तेजनीय कोशिका कहा जाता है, जिसमें शामिल हैं न्यूरॉन, मांसपेशी कोशिका, और अंत:स्त्रावी कोशिका. न्यूरॉन्स में, कोशिका से कोशिका संचार में वे एक केंद्रीय भूमिका निभाते हैं. अन्य प्रकार की कोशिकाओं में, उनका मुख्य कार्य अंतर-कोशिकीय प्रक्रियाओं को सक्रिय करना है. मांसपेशी कोशिकाओं में, उदाहरण के लिए, एक ऐक्शन पोटेंशिअल, संकुचन में फलित होने वाली घटनाओं की श्रृंखला में पहला कदम है. {{Citation needed|date=March 2010}} अग्न्याशय की बीटा कोशिका में, वे इंसुलिन के स्राव को प्रेरित करते हैं.<ref name="pmid16464129">{{ cite journal | author = MacDonald PE, Rorsman P | title = Oscillations, intercellular coupling, and insulin secretion in pancreatic beta cells | journal = PLoS Biol. | volume = 4 | issue = 2 | pages = e49 | year = 2006 | month = February | pmid = 16464129 | pmc = 1363709 | doi = 10.1371/journal.pbio.0040049 | url = | issn = }}</ref> न्यूरॉन्स में ऐक्शन पोटेंशिअल को "तंत्रिका आवेग" या "स्पाइक्स" के रूप में भी जाना जाता है, और न्यूरॉन द्वारा उत्पन्न ऐक्शन पोटेंशिअल का अस्थायी अनुक्रम उसका "स्पाइक ट्रेन" कहलाता है. एक न्यूरॉन जो एक ऐक्शन पोटेंशिअल उत्सर्जन करता है उसे अक्सर "फायर" करता हुआ कहा जाता है.

ऐक्शन पोटेंशिअल को कोशिका की प्लाज़्मा झिल्ली में सन्निहित विशेष प्रकार के वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल द्वारा उत्पन्न किया जाता है.<ref name="pmid17515599">{{cite journal | author = Barnett MW, Larkman PM | title = The action potential | journal = Pract Neurol | volume = 7 | issue = 3 | pages = 192–7 | year = 2007 | month = June | pmid = 17515599 | doi = | url = http://pn.bmj.com/content/7/3/192.short | issn = }}</ref> इन चैनलों को तब बंद कर दिया जाता है जब झिल्ली क्षमता, कोशिका की विश्राम क्षमता के करीब होती है, लेकिन वे तेजी से खुलना शुरू हो जाते हैं जब यदि झिल्ली क्षमता सटीक रूप से परिभाषित आरंभिक मूल्य तक बढ़ जाती है. जब चैनल खुलते हैं, तो वे सोडियम आयनों के आवक की अनुमति देते हैं, जो झिल्ली क्षमता में एक आवक के प्रवाह की वृद्धि, जो परिवर्तन विद्युत-रासायनिक प्रवणता को परिवर्तित करता है, जो बदले में झिल्ली क्षमता में और वृद्धि करते हैं. इस क्रिया के परिणामस्वरूप और अधिक चैनल खुलते हैं, जो और अधिक विद्युत् धारा का उत्पादन करते हैं, और इसी तरह आगे होता रहता है. यह प्रक्रिया विस्फोटक रूप से तब तक आगे बढ़ती रहती है जब तक कि सभी उपलब्ध आयन चैनल खुल नहीं जाते, जिसके फलस्वरूप झिल्ली क्षमता में एक विशाल उछाल आता है. सोडियम आयनों की तीव्र आमद, प्लाज्मा झिल्ली की ध्रुवाभिसारिता को पलट देती है, और उसके बाद आयन चैनल तेज़ी से निष्क्रिय हो जाते हैं. सोडियम चैनलों के बंद होने पर, सोडियम आयन अब न्यूरॉन में प्रवेश नहीं कर सकते, और वे सक्रिय रूप से प्लाज्मा झिल्ली पहुँचाया जाता है. [[पोटैशियम|पोटेशियम]] चैनल तब सक्रिय हो जाते हैं, और वहां पोटेशियम आयनों की एक बाह्य धारा होती है, जो विद्युत्-रासायनिक प्रवणता को विश्राम स्थिति में वापस लाती है. एक ऐक्शन पोटेंशिअल के हो जाने के बाद, वहां एक क्षणिक नकारात्मक बदलाव होता है, जिसे अतिरिक्त पोटेशियम धाराओं के कारण आफ्टरहाइपरपोलराईजेशन या दु:साध्य अवधि कहा जाता है. यही वह क्रियावली है जो एक ऐक्शन पोटेंशिअल को उस तरीके से वापस यात्रा करने से रोकती है जिस तरीके से वह आया होता है.

पशु कोशिकाओं में, ऐक्शन पोटेंशिअल के दो मुख्य प्रकार हैं, पहला प्रकार वोल्टेज-गेटेड सोडियम चैनलों द्वारा उत्पन्न होता है, और दूसरा प्रकार वोल्टेज-गेटेड कैल्शियम चैनलों द्वारा. सोडियम-आधारित ऐक्शन पोटेंशिअल आम तौर पर एक मिलीसेकंड से कम समय तक चलते हैं, जबकि कैल्शियम-आधारित ऐक्शन पोटेंशिअल 100 मिलीसेकंड या ज्यादा समय तक चल सकते हैं. कुछ प्रकार के न्यूरॉन्स में, धीमे कैल्शियम स्पाइक, तेज़ी से उत्सर्जित सोडियम स्पाइक के लम्बे विस्फोट के लिए प्रेरणा शक्ति प्रदान करते हैं. दूसरी तरफ, हृदय की मांसपेशी कोशिकाओं में, एक आरंभिक तीव्र सोडियम स्पाइक, एक कैल्शियम स्पाइक की तीव्र शुरुआत को उकसाने के लिए एक "प्राइमर" प्रदान करता है, जो तब मांसपेशी संकुचन को उत्पन्न करता है.

झिल्ली के प्रत्येक उत्तेजनीय पैच में झिल्ली क्षमता का दो महत्वपूर्ण स्तर होता है: विश्राम क्षमता, जो वह मान है जिसे झिल्ली क्षमता तब तक बनाए रखती है जब तक कोशिका को कोई चीज़ परेशान नहीं करती, और एक उच्च मान जो आरंभिक क्षमता कहलाता है. एक विशिष्ट न्यूरॉन के अक्षतंतु पहाड़ी पर, विश्राम क्षमता -70 मिलीवोल्ट (mV) के आसपास होती है और आरंभिक क्षमता -55 mV के आसपास होती है. एक न्यूरॉन में सिनेप्टिक इनपुट के कारण झिल्ली विध्रुवीय या अति-ध्रुवीय हो जाती है; अर्थात वे झिल्ली क्षमता को बढ़ने या घटने के लिए प्रेरित करते हैं. ऐक्शन पोटेंशिअल तब चालू होता है जब झिल्ली क्षमता को सीमा तक लाने के लिए पर्याप्त विध्रुवण जमा हो जाता है. जब एक ऐक्शन पोटेंशिअल चालु होता है, तब झिल्ली क्षमता अचानक ऊपर की ओर उठती है, जो अक्सर +100 mV तक पहुंचती है, और फिर समान रूप से अचानक वापस नीचे गिरती है, जो अक्सर विश्राम स्तर से नीचे समाप्त होती है, जहां यह कुछ समय के लिए रहती है. ऐक्शन पोटेंशिअल का आकार रूढ़िबद्ध है; अर्थात, एक दी गई कोशिका में सभी ऐक्शन पोटेंशिअल के लिए वृद्धि और गिरावट का आयाम और समयावधि, आमतौर पर लगभग समान होती है. (अपवादों की चर्चा आलेख में आगे की गई है.) अधिकांश न्यूरॉन्स में, पूरी प्रक्रिया एक सेकेण्ड के हजारवें भाग में घटती है. न्यूरॉन्स के कई रूप, प्रति सेकंड 10-100 तक की दरों से लगातार ऐक्शन पोटेंशिअल उत्सर्जित करते रहते हैं; कुछ प्रकार, हालांकि शांत होते हैं, और बिना किसी ऐक्शन पोटेंशिअल के उत्सर्जन के एक मिनट या ज्यादा समय तक चल सकते हैं.

जैव-भौतिक स्तर पर, ऐक्शन पोटेंशिअल, विशेष प्रकार के वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल से परिणामित होते हैं. झिल्ली क्षमता के बढ़ने के साथ, सोडियम आयन चैनल खुलता है, जो सोडियम आयनों को कोशिका में प्रविष्टि की अनुमति देता है. इसके बाद पोटेशियम आयन चैनल खुलते हैं जो कोशिका से पोटेशियम आयनों को बाहर निकलने की अनुमति देते हैं. सोडियम आयनों का अन्दर की ओर प्रवाह, कोशिका में धनात्मक रूप से चार्ज धनायन के संकेन्द्रण को बढ़ा देता है और विध्रुवण को प्रेरित करता है, जहां कोशिका की क्षमता, कोशिका की विश्राम क्षमता से अधिक होती है. सोडियम चैनल, ऐक्शन पोटेंशिअल के चरम पर बंद हो जाते हैं, जबकि पोटेशियम का कोशिका को छोड़ना जारी रहता है. पोटेशियम आयनों की समाप्ति, झिल्ली क्षमता को कम कर देती है या कोशिका को अति-ध्रुवीय कर देती है. विश्राम से अल्प वोल्टेज वृद्धि के लिए, पोटेशियम धारा, सोडियम धारा से अधिक हो जाती है और वोल्टेज अपने सामान्य विश्राम मान पर लौट आता है, आमतौर पर -70 mV.<ref name="failed_initiations">बुलोक ओर्कंड, और ग्रीनल, पीपी 150-151.; जुंग, पीपी 89-90.; श्मिद-नीलसन, पी. 484.</ref> हालांकि, अगर वोल्टेज एक महत्वपूर्ण सीमा से आगे बढ़ जाता है, आम तौर पर विश्राम मान से 15 mV अधिक, तो सोडियम धारा हावी हो जाती है. यह एक सहज स्थिति को फलित करता है जहां सोडियम धारा से आने वाली धनात्मक प्रतिक्रिया और अधिक सोडियम चैनल को सक्रिय करती है. इस प्रकार, वह कोशिका एक ऐक्शन पोटेंशिअल को उत्पन्न करते हुए "फायर" करती है.<ref name="positive_feedback" /><ref>सामान्य में, जबकि ऐक्शन पोटेंशिअल का यह सरल वर्णन सटीक है, यह बड़ा कदम है वर्तमान के साथ उन्हें समझा नहीं घटनाएं ऐसी प्रेरक के रूप में ऐक्शन पोटेंशिअल को (न्यूरॉन्स को रोकने की क्षमता) के लिए उत्तेजना को ब्लॉक करता है और क्षमता को प्रकाश में लाना संक्षिप्त झिल्ली उच्च विध्रुवन द्वारा ऐक्शन पोटेंशिअल होता है. हालांकि झिल्ली में एक चैनल सोडियम और पोटेशियम की एक प्रणाली की गतिशीलता का विश्लेषण करके पैच का उपयोग कम्प्यूटेशनल मॉडल में किया जाता है, इन घटनाओं को http://www.scholarpedia.org/article/FitzHugh-Nagumo_model) में समझाया गया है.</ref>

एक ऐक्शन पोटेंशिअल के क्रम में वोल्टेज-गेटेड चैनल के खुलने से उत्पादित होने वाली धाराएं आम तौर पर महत्वपूर्ण रूप से प्रारंभिक उत्तेजक धाराओं से बड़ी होती हैं. इस प्रकार आयाम, अवधि, और ऐक्शन पोटेंशिअल का आकार काफी हद तक उत्तेजनीय झिल्ली के गुण द्वारा निर्धारित होते हैं और न कि उत्तेजना के आयाम या अवधि द्वारा. ऐक्शन पोटेंशिअल का यह ऑल-और-नथिंग गुण उसे सेट इसे क्रमिक क्षमता से अलग करता है जैसे रिसेप्टर क्षमता, इलेक्ट्रोटोनिक क्षमता, और सिनेप्टिक क्षमता, जो उत्तेजना की तीव्रता के साथ बढ़ती है. विभिन्न कोशिका प्रकार और कोशिका खानों में ऐक्शन पोटेंशिअल के नाना प्रकार मौजूद होते हैं, जो वोल्टेज-गेटेड चैनलों के प्रकार, रिसाव चैनल, चैनल वितरण, आयन संकेन्द्रण, झिल्ली संधारित्र, तापमान, और अन्य कारकों द्वारा निर्धारित होते हैं.

ऐक्शन पोटेंशिअल में शामिल मुख्य आयन हैं सोडियम और पोटेशियम धनायन; सोडियम आयन कोशिका में प्रवेश करते हैं, और पोटेशियम आयन बाहर निकल जाते हैं, और संतुलन बना रहता है. मेम्ब्रेन वोल्टेज के तीव्र बदलाव के लिए, अपेक्षाकृत कुछ आयनों को झिल्ली को पार करने की जरूरत होती है. एक ऐक्शन पोटेंशिअल के दौरान विनिमय हुए आयन, इसलिए, आंतरिक और बाह्य आयन संकेन्द्रण में एक नगण्य बदलाव करते हैं. कुछ आयन, जो वास्तव में पार कर जाते हैं वे सोडियम-पोटेशियम पंप की निरंतर क्रिया द्वारा बाहर फेंक दिए जाते हैं, जो अन्य आयन ट्रांसपोर्टर के साथ सम्पूर्ण झिल्ली में आयन संकेन्द्रण के सामान्य अनुपात को बनाए रखता है. [[कैल्शियम]] धनायन और क्लोराइड ऋणायन, ऐक्शन पोटेंशिअल के कुछ प्रकारों में शामिल हैं, उदाहरण के लिए क्रमशः हृदय संबंधी ऐक्शन पोटेंशिअल और एकल कोशिका अल्गा, ''एसेटाबुलारिया'' में ऐक्शन पोटेंशिअल.

जैविक जीवों के भीतर विद्युत संकेत, सामान्यतः, आयन द्वारा संचालित होते हैं.<ref>जॉनसन और वू, पी. 9.</ref> ऐक्शन पोटेंशिअल के लिए सबसे महत्वपूर्ण धनायन, सोडियम (Na⁺) और पोटेशियम (K⁺) है.<ref name="bullock_140_141">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 140-41..</ref> दोनों ही ''मोनोवैलेन्ट'' फैटायन हैं, जो एक एकल धनात्मक चार्ज वहन करते हैं. ऐक्शन पोटेंशिअल में कैल्शियम (Ca²⁺)<ref>बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 153-54..</ref> भी शामिल हो सकता है, जो एक ''द्विसंयोजक'' फैटायन है जो दोहरा सकारात्मक चार्ज वहन करता है. क्लोराइड एनायन (Cl^-) कुछ शैवाल के ऐक्शन पोटेंशिअल में एक बड़ी भूमिका निभाता है,<ref name="mummert_1991">{{cite journal | author = Mummert H, Gradmann D | year = 1991 | title = Action potentials in Acetabularia: measurement and simulation of voltage-gated fluxes | journal = Journal of Membrane Biology | volume = 124 | pages = 265–73 | pmid = 1664861 | doi = 10.1007/BF01994359 | issue = 3}}</ref> लेकिन अधिकांश जानवरों के ऐक्शन पोटेंशिअल में एक नगण्य भूमिका निभाता है.<ref>श्मिट-नीलसन, पी. 483.</ref>

[[चित्र:Action potential ion sizes.svg|thumb|left|Despite the small differences in their radii,<ref>CRC Handbook of Chemistry and Physics, 83rd edition, ISBN 0-8493-0483-0, pp. 12–14 to 12–16.</ref> ions rarely go through the "wrong" channel. For example, sodium or calcium ions rarely pass through a potassium channel.|alt = सात क्षेत्र जिनकी त्रिज्या मोनो वेलेंट लिथियम, सोडियम, पोटेशियम, रूबिडीयाम, सीज़ियम (0.76, 1.02, 1.38, 1.52, और 1.67, क्रमशः) फैटायनों की त्रिज्या के आनुपातिक है), कैल्शियम द्विसंयोजक कटियन (1.00 क) और मोनो valent-क्लोराइड (1.81 एक).]]

कोशिका झिल्ली उस बाधा के रूप में कार्य करती है जो अंदर के विलय (अंतरकोशिकीय द्रव) को बाहर के विलय (बाह्यकोशिकीय द्रव) से मिश्रित होने से रोकती है. इन दो विलयों में उनके आयनों का भिन्न संकेन्द्रण है. इसके अलावा, संकेन्द्रण में यह अंतर, विलय के चार्ज में भिन्नता को फलित करता है. इससे एक ऐसी परिस्थिति पनपती है जहां एक विलय दूसरे विलय से अधिक धनात्मक होता है. इसलिए, धनात्मक आयन, ऋणात्मक विलय की दिशा में खिंचने लगते हैं. इसी तरह, ऋणात्मक आयन, धनात्मक विलय की दिशा में खिंचने लगते हैं. इस गुण के मापन के लिए, एक व्यक्ति किसी भी तरह इस सापेक्ष धनात्मकता (या ऋणात्मकता) को पकड़ना चाहेगा. यह करने के लिए, बाहर के विलय को शून्य वोल्टेज के रूप में सेट किया जाता है. तब अंदरूनी वोल्टेज और शून्य वोल्टेज के बीच अंतर निर्धारित होता है. उदाहरण के लिए, यदि बाहरी वोल्टेज 100 mV है, और अंदरूनी वोल्टेज 30 mV है, तो अंतर -70 mV है. यही अंतर है जिसे सामान्यतः झिल्ली क्षमता के रूप में संदर्भित किया जाता है.

ऐक्शन पोटेंशिअल, विभिन्न समय पर खुलते और बंद होते विभिन्न आयन चैनलों का प्रकटीकरण है.<ref name="bullock_132">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पी. 132.</ref>

[[चित्र:Potassium channel1.png|thumb|right|Depiction of the open potassium channel, with the potassium ion shown in purple in the middle, and hydrogen atoms omitted. When the channel is closed, the passage is blocked.|alt = एक टेट्रामेरिक पोटेशियम चैनल का योजनाबद्ध आरेख जहां प्रत्येक मोनोमेरिक सब यूनिटों में से हर एक केंद्रीय सिमेट्रिक आयन प्रवाहकत्त्व के आसपास की व्यवस्था को दर्शाता है.पोर अक्ष को स्क्रीन के लम्बवत प्रदर्शित किया गया है. कार्बन, ऑक्सीजन, और नाइट्रोजन परमाणु को क्रमशः स्लेटी, लाल और नीले द्वारा प्रदर्शित किया गया हैं. एक एकल पोटेशियम कटियन को चैनल के बीच में एक बैंगनी क्षेत्र के रूप में दर्शाया है.]]

जैसा कि उनकी गति को प्रेरित करने वाले आयन और बल खंड में वर्णित है, एक आयन की संतुलन या उलटाव क्षमता ट्रांसमेम्ब्रेन वोल्टेज का वह मान है जिस पर आयन के विसरण गतिविधि द्वारा उत्पन्न विद्युत् बल, उसके संकेन्द्रण प्रवणता के नीचे उस विसरण के आणविक बल के बराबर हो जाते हैं. किसी भी आयन के लिए संतुलन क्षमता को नर्न्स्ट समीकरण का उपयोग करते हुए परिकलित किया जा सकता है.<ref name="nernst">पूर्वेस ''एट अल.,'' 28-32. पीपी, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 133-134.; श्मिट-नीलसन, पीपी. 478-480, 596-597, जुंग पीपी. 33-35</ref><ref name="bernstein_1902_1912" /> उदाहरण के लिए, पोटेशियम आयनों के लिए पलटाव क्षमता निम्नानुसार होगा

हालांकि, वहां एक संतुलन झिल्ली क्षमता ''E'' m होती है जिस पर सम्पूर्ण झिल्ली पर सभी आयनों का ''शुद्ध'' प्रवाह शून्य होता है. इस क्षमता की गणना गोल्डमैन समीकरण के द्वारा की जाती है.<ref name="Goldman">पूर्वेस ''एट अल.,'' 32-33. पीपी, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 138-140.; श्मिट-नीलसन, पीपी 480.; जुंग, पीपी. 35-37</ref><ref name="goldman_1943" /> संक्षेप में, यह नर्न्स्ट समीकरण है, इस मायने में कि यह सवाल वाले आयन के चार्ज पर आधारित है, साथ ही साथ उनके बाहर और अन्दर के संकेन्द्रण के बीच की भिन्नता पर भी. हालांकि, यह प्रश्न में प्रत्येक आयन के लिए प्लाज्मा झिल्ली की सापेक्ष पारगम्यता पर भी विचार करता है.

ऐक्शन पोटेंशिअल के सबसे महत्वपूर्ण तीन मोनोवैलेन्ट आयन के लिए: पोटेशियम (K⁺), सोडियम (Na⁺) और क्लोराइड (Cl^-). एक एनायन होने के नाते, क्लोराइड पदों के साथ फैटियन पदों से अलग व्यवहार किया जाता है; अंदर का संकेन्द्रण अंश है, और बाहर का संकेन्द्रण हर है, जो फैटियन शब्दों से उलट है. ''P'' _''i'', ''i'' प्रकार के आयन के पारगम्यता के लिए है. अगर कैल्शियम आयनों पर भी विचार किया जाए, जो मांसपेशियों में ऐक्शन पोटेंशिअल के लिए महत्वपूर्ण हैं, तो संतुलन क्षमता के लिए सूत्र और अधिक जटिल हो जाता है.<ref name="goldman_calcium">{{cite journal | author = Spangler SG | year = 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 | issue = 2 }}</ref>

विश्राम झिल्ली क्षमता की उत्पत्ति को स्पष्ट रूप से गोल्डमैन समीकरण द्वारा समझाया जा सकता है. अधिकांश पशु कोशिकाओं की विश्राम प्लाज्मा झिल्ली K⁺ के प्रति अधिक पारगम्य है, जो विश्राम क्षमता ''V'' _rest को पोटेशियम संतुलन क्षमता के नज़दीक करता है.<ref name="resting_potential">पूर्वेस ''एट अल.,'' पी 34, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पी. 134; श्मिट-नीलसन, पीपी 478-480..</ref><ref name="hodgkin_1949" /><ref>पूर्वेस ''एट अल.,'' 33-36. पीपी, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पी. 131.</ref>

यह जानना महत्वपूर्ण है कि शुद्ध लिपिड द्विपरत की आयनिक और जल पारगम्यता बहुत न्यून है, और यह समान तरीके से, तुलनीय आकार का आयनों के लिए नगण्य हैं, जैसे Na⁺ K⁺. हालांकि, कोशिका झिल्लियां, बड़ी संख्या में आयन चैनल, जल चैनल (एक्वापोरीन), और विभिन्न आयनिक पंपों, एक्सचेंजर, और ट्रांसपोर्टरों को धारण करती हैं जो नाटकीय और चुनिंदा रूप से विभिन्न आयनों के लिए झिल्ली की पारगम्यता को बढ़ाती हैं. विश्राम क्षमता पर पोटेशियम आयन के लिए अपेक्षाकृत उच्च झिल्ली पारगम्यता, अंदरूनी-संशोधक पोटाशियम आयन चैनल से फलित होती है, जो ऋणात्मक वोल्टेज पर खुली होती है, तथाकथित लीक पोटेशियम कंडक्टेन्सेस जैसे मुक्त संशोधक K⁺ चैनल (ORK⁺) जो खुली स्थिति में बंद किये गए होते हैं. इन पोटेशियम चैनलों को वोल्टेज-सक्रिय K⁺ से भिन्न समझा जाना चाहिए जो ऐक्शन पोटेंशिअल के दौरान झिल्ली पुनर्ध्रुविकरण के लिए जिम्मेदार होते हैं.

कई प्रकार की कोशिकाएं ऐक्शन पोटेंशिअल का समर्थन करती हैं, जैसै पौध कोशिका, मांसपेशिय कोशिका, और हृदय की विशेष कोशिकाएं (जिसमें हृद्जन्‍य ऐक्शन पोटेंशिअल घटित होता है). हालांकि, मुख्य उत्तेजनीय कोशिका न्यूरॉन है, जिसमें ऐक्शन पोटेंशिअल के लिए सबसे आसान तंत्र भी है.

न्यूरॉन्स, विद्युतीय रूप से उत्तेजनीय कोशिका हैं जो अक्षतंतु अधिक सामान्य, के एक या एक से अधिक डेन्ड्राईट, एक एकल सोमा, एक एकल अक्षतंतु और एक या अधिक अक्षतंतु टर्मिनलों से बना होता है. डेन्ड्राइट, दो प्रकार के सिनैप्सेस में से एक है, दूसरा प्रकार अक्षतंतु टर्मिनल बोटंस है. डेन्ड्राइट, अक्षतंतु टर्मिनल बोटंस के प्रतिक्रिया में उत्‍क्षेपण का गठन करते हैं. इन उत्‍क्षेपण, या शूल को, प्रीसिनेप्टिक न्यूरॉन द्वारा जारी न्यूरोट्रांसमीटर पर कब्जा करने के लिए डिजाइन किया गया है. उनमें लिगेंड द्वारा सक्रिय चैनल का एक उच्च संकेन्द्रण होता है. इसलिए यही वह जगह है जहां पर दो न्यूरॉन्स से सिनेप्सेस एक दूसरे के साथ संवाद करते हैं. इन शूलों में एक पतली गर्दन होती है जो एक बल्बनुमा उत्क्षेपण को मुख्य डेन्ड्राइट से जोड़ती है. इससे यह सुनिश्चित होता है कि जो परिवर्तन रीढ़ के अंदर हो रहे हैं उनके द्वारा आस-पास की रीढ़ को प्रभावित करने की कम संभावना है. इसलिए दुर्लभ अपवाद (LTP देखें) के साथ डेन्ड्राइट के समान रीढ़, एक स्वतंत्र इकाई के रूप में कार्य करती है. इसके बाद डेन्ड्राइट, सोमा से जुड़ता है. सोमा, [[केन्द्रक]] को धारण करता है, जो न्यूरॉन के लिए नियामक के रूप में काम करता है. रीढ़ के विपरीत, सोमा की सतह वोल्टेज द्वारा सक्रिय आयन चैनलों से व्याप्त है. ये चैनल, डेन्ड्राइट द्वारा उत्पन्न संकेतों को संचारित करने में मदद करते हैं. सोमा से अक्षतंतु गिरिका बाहर निकलती है. यह क्षेत्र, वोल्टेज द्वारा सक्रिय सोडियम चैनल के एक अविश्वसनीय उच्च संकेन्द्रण धारण करने से चरितार्थ होता है. सामान्य रूप में, ऐक्शन पोटेंशिअल के लिए इसे स्पाइक आरम्भ क्षेत्र माना जाता है.<ref name="bullock_p11">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पी. 11.</ref> रीढ़ पर उत्पन्न और सोमा द्वारा संचरित एकाधिक संकेत, सभी यहां अभिसरित होते हैं. अक्षतंतु गिरिका के तुरंत बाद अक्षतंतु है. यह एक पतली बेलनाकार उत्क्षेपण है जो सोमा से दूर यात्रा करती है. यह अक्षतंतु एक मेलिन खोल द्वारा पृथक होता है. मेलिन, श्वान कोशिका से बना है जो अक्षतन्तु खंड के इर्द-गिर्द कई बार खुद को लपेटती है. इससे एक मोटी वसा की परत बनती है जो आयनों को अक्षतंतु में प्रवेश करने या भागने से रोकता है. यह अलगाव दोनों कार्य करता है, महत्वपूर्ण संकेत क्षय को रोकता है और साथ ही साथ तीव्र संकेत गति को सुनिश्चित करता है. हालांकि, इस अलगाव में यह प्रतिबंध है कि अक्षतंतु की सतह पर कोई भी चैनल उपस्थित नहीं हो सकता है. इसलिए, झिल्ली के नियमित धब्बे हैं, जिनमें कोई अलगाव नहीं है. इन रैनविअर के नोड्स को 'लघु अक्षतंतु गिरिका' माना जा सकता है क्योंकि उनका उद्देश्य अत्यधिक संकेत क्षय को रोकने के लिए संकेत को बढ़ाना है. अंतिम छोर पर, अक्षतंतु अपने रोधन को खो देता है और कई अक्षतंतु टर्मिनलों में फ़ैलने लगता है. ये अक्षतंतु टर्मिनल तब दूसरे वर्ग के सिनेप्सेस, अक्षतंतु टर्मिनल बटन के गठन के लिए समाप्त होता है. इन बटन में वोल्टेज द्वारा सक्रिय कैल्शियम चैनल होते हैं, जो अन्य न्यूरॉन्स को संकेत देने के समय भूमिका निभाते हैं.

ऐक्शन पोटेंशिअल, सबसे आम रूप से प्रीसिनेप्टिक न्यूरॉन से उत्तेजक पोस्टसिनेप्टिक पोटेंशिअल द्वारा शुरू किये जाते हैं.<ref name="neurotransmission">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 177-240.; श्मिट-नीलसन, पीपी 490-499.; स्टीवेंस, पीपी. 47-68.</ref> आमतौर पर, तंत्रिकासंचारक अणु, प्रीसिनेप्टिक न्यूरॉन द्वारा जारी किये जाते हैं. ये तंत्रिकासंचारक इसके बाद पोस्टसिनेप्टिक कोशिका पर रिसेप्टर्स से बंध जाते है. यह बाइंडिंग, विभिन्न प्रकार के आयन चैनल को खोलती है. खोलने की इस प्रक्रिया के चलते कोशिका झिल्ली की स्थानीय पारगम्यता में परिवर्तन का प्रभाव फलित होता है और जिससे झिल्ली क्षमता में बदलाव आता है. यदि बाइंडिंग से वोल्टेज बढ़ जाता है (झिल्ली का विध्रुवण होता है) तो सिनेप्स उत्तेजक होता है. हालांकि, अगर यह बंधन वोल्टेज को कम कर देता है (झिल्ली का उच्च ध्रुवण होता है) तो यह निरोधात्मक होता है. वोल्टेज कम हो या बढ़े, यह परिवर्तन झिल्ली के आस-पास के क्षेत्रों में निष्क्रिय रूप से प्रसारित होता है (जैसा कि केबल समीकरण और इसके शोधन द्वारा वर्णित है). आमतौर पर, वोल्टेज उद्दीपन, सिनेप्स से दूर होते हुए और तंत्रिकासंचारक के बंधन से समय के साथ घातांकीय रूप से क्षय होता है. उद्दीपन वोल्टेज का कुछ अंश अक्षतंतु गिरिका तक पहुंच सकता है और (दुर्लभ मामलों में) झिल्ली का इतना विध्रुवण करता है कि एक नया ऐक्शन पोटेंशिअल प्रेरित होता है. आम तौर पर कई सिनेप्सेस की उत्तेजक क्षमता को एक नए ऐक्शन पोटेंशिअल को प्रेरित करने के लिए एक ही समय में एक साथ काम करना चाहिए. उनके संयुक्त प्रयास को काउंटर-एक्टिंग निरोधात्मक पोस्टसिनेप्टिक पोटेंशिअल द्वारा नाकाम किया जा सकता है.

तंत्रिकासंचरण विद्युतीय सिनेप्सेस के माध्यम से भी हो सकता है.<ref name="electrical_synapses">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 178-180.; श्मिट-नीलसन, पीपी. 490-491.</ref> गैप जंक्शन के रूप में एक उत्तेजनीय कोशिका के बीच सम्बन्ध के कारण, एक ऐक्शन पोटेंशिअल को एक कोशिका से दूसरी कोशिका में सीधे प्रसारित किया जा सकता है. कोशिकाओं के बीच आयनों का मुक्त प्रवाह, तीव्र गैर-रासायनिक मध्यस्थता संचरण को सक्षम बनाता है. सुधार चैनल यह सुनिश्चित करते हैं कि ऐक्शन पोटेंशिअल एक विद्युत सिनेप्स के माध्यम से एक ही दिशा में चलते हैं. मानव तंत्रिका प्रणाली में इस प्रकार का सिनेप्स हालांकि असामान्य है. {{Citation needed|date=January 2009}}

संवेदी न्यूरॉन्स में एक बाहरी सिग्नल जैसे दबाव, तापमान, प्रकाश या ध्वनि आयन चैनल के खुलने और बंद होने के साथ सम्मिलित होता है, जो बदले में झिल्ली और उसके वोल्टेज की आयनिक पारगम्यता को कम करता है.<ref name="sensory_neurons">श्मिट-नीलसन, पीपी 535-580.; बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 49-56., 76-93, 247-255, स्टीवेंस, 69-79</ref> यह वोल्टेज परिवर्तन फिर उत्तेजक (विध्रुवण) या निरोधमय (उच्चध्रुवण) हो सकता है और कुछ संवेदी न्यूरॉन्स में, उनका संयुक्त प्रभाव अक्षतंतु गिरिका को ऐक्शन पोटेंशिअल को प्रेरित करने के लिए पर्याप्त विध्रुवित कर सकता है. मानवों में उदाहरण के रूप में शामिल है ओलफैक्टरी रिसेप्टर न्यूरॉन और माइस्नर कणिका जो क्रमशः गंध और स्पर्श की भावना के लिए महत्वपूर्ण है. हालांकि, सभी संवेदी न्यूरॉन्स अपने बाह्य संकेतों को ऐक्शन पोटेंशिअल में नहीं बदलते; कुछ में यहां तक कि अक्षतंतु भी नहीं होता!<ref name="amacrine_cells">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 53., 122-124.</ref> इसके बजाय, वे संकेत को एक तंत्रिकासंचारक को जारी करने में या सतत वर्गीकृत क्षमता में परिवर्तित कर सकते हैं, दोनों में कोई भी बाद के न्यूरॉन को एक ऐक्शन पोटेंशिअल को फायर करने के लिए प्रेरित कर सकता है. उदाहरण के लिए, मानव कान में, केश कोशिका के अणु, आवक ध्वनि को यांत्रिक रूप से चालित आयन चैनल के खुलने और बंद होने में परिवर्तित करते हैं, जो तंत्रिकासंचारक अणु के जारी होने का कारण बन सकता है. ऐसे ही समान तरीके से, मानव रेटिना में, प्रारंभिक फोटोरिसेप्टर कोशिका और कोशिका की अगली दो परत (द्विध्रुवी कोशिका और क्षैतिज कोशिका) ऐक्शन पोटेंशिअल का उत्पादन नहीं करती; केवल कुछ अमेक्रीन कोशिका और तीसरी परत, नाड़ीग्रन्थि कोशिका, ऐक्शन पोटेंशिअल का उत्पादन करती है, जो ऑप्टिक तंत्रिका तक यात्रा करती है.

संवेदी न्यूरॉन्स में, ऐक्शन पोटेंशिअल एक बाह्य प्रेरणा से फलित होते हैं. हालांकि, कुछ उत्तेजनीय कोशिकाओं को फायर करने के लिए ऐसी किसी प्रेरणा की कोई आवश्यकता नहीं होती है: वे अपने अक्षतंतु गिरिका को स्वतः ही विध्रुवित करते हैं और एक नियमित दर से एक आंतरिक लॉक की तरह ऐक्शन पोटेंशिअल फायर करते हैं.<ref name="pacemakers">जुंग, पीपी 115-132.</ref> ऐसी कोशिकाओं के वोल्टेज निशान को पेसमेकर पोटेंशिअल के रूप में जाना जाता है.<ref name="pacemaker_potentials">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 152-153..</ref> ह्रदय में सीनोंएट्रिअल नोड की कार्डियक पेसमेकर कोशिका एक अच्छा उदाहरण प्रदान करती है.<ref name="noble_1960">{{cite journal | author = Noble D | year=1960 | title = Cardiac action and pacemaker potentials based on the Hodgkin-Huxley equations | journal = Nature | volume = 188 | pages = 495–497 | doi = 10.1038/188495b0 | pmid = 13729365}}</ref> हालांकि ऐसे पेसमेकर पोटेंशिअल में एक प्राकृतिक लय होती है, इसे बाहरी प्रेरक द्वारा समायोजित किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, हृदय दर को फार्मास्यूटिकल्स द्वारा बदला जा सकता है और साथ ही साथ सिम्पेथेटिक और पैरासिम्पेथेटिक तंत्रिकाओं के संकेतों से भी.<ref name="parasympathetic">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 444-445..</ref> बाह्य प्रेरक, कोशिका की दोहरावदार फायरिंग को परिणामित नहीं करते बल्कि केवल उसके समय को बदल देते हैं.<ref name="pacemaker_potentials" /> कुछ मामलों में, फ्रीक्वेंसी का विनियमन अधिक जटिल हो सकता है, जो ऐक्शन पोटेंशिअल के पैटर्न को सामने लाता है, जैसे बर्स्टिंग.

ऐक्शन पोटेंशिअल के पथ को पांच भागों में विभाजित किया जा सकता है: विकास चरण, चरम चरण, पतन चरण, अंडरशूट चरण, और अंत में दु:साध्य अवधि. विकास चरण में झिल्ली क्षमता विध्रुवित होती है (अधिक धनात्मक हो जाती है). जिस बिंदु पर विध्रुवण बंद हो जाता है वह चरम चरण (पीक फेज़) कहलाता है. इस स्तर पर, झिल्ली क्षमता अधिकतम हो जाती है. इसके बाद, एक गिरावट का चरण आता है. इस चरण में झिल्ली क्षमता उच्च विध्रुवित होती है (अधिक ऋणात्मक हो जाती है). अंडरशूट चरण वह बिंदु है जिसके दौरान झिल्ली क्षमता, विश्राम के समय की तुलना में अस्थायी रूप से अधिक ऋणात्मक चार्ज हो जाती है. अंत में, वह समय जिसके दौरान एक बाद के ऐक्शन पोटेंशिअल को फायर करना असंभव या मुश्किल हो जाता है उसे दु:साध्य अवधि कहा जाता है, जो अन्य चरणों के साथ अतिव्याप्त हो सकता है.<ref name="phase_nomenclature">पूर्वेस ''एट अल.,'' पी 38.</ref>

ऐक्शन पोटेंशिअल का पथ, दो युग्मित प्रभावों द्वारा निर्धारित होता है.<ref name="coupling">स्टीवेंस, पीपी 127-128..</ref> वोल्टेज के प्रति संवेदनशील प्रथम आयन चैनल, झिल्ली वोल्टेज ''V'' _''m'' में होने वाले परिवर्तन की प्रतिक्रिया में खुलते और बंद होते हैं. इससे उन आयनों के प्रति झिल्ली की पारगम्यता बदल जाती है.<ref name="permeability_channels">पूर्वेस ''एट अल.,'' पीपी. 61-65.</ref> दूसरा, गोल्डमैन समीकरण के अनुसार, पारगम्यता में यह परिवर्तन संतुलन क्षमता ''E'' _''m'' में बदल जाता है, और इस प्रकार, झिल्ली वोल्टेज ''V'' _''m'' में.<ref name="goldman_1943" /> इस प्रकार, झिल्ली क्षमता, पारगम्यता को प्रभावित करती है, जो फिर आगे की झिल्ली क्षमता को प्रभावित करता है . इससे सकारात्मक प्रतिक्रिया की संभावना निर्धारित होती है, जो ऐक्शन पोटेंशिअल के विकास चरण का एक मुख्य हिस्सा है.<ref name="positive_feedback">पूर्वेस ''एट अल.,'' 48-49. पीपी, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 141., 150-151, श्मिट-नीलसन, पी. 483; जुंग, पी. 89; स्टीवेंस, पी. 127</ref> एक जटिल पहलू यह है कि एक एकल आयन चैनल में बहु आंतरिक "गेट" हो सकते हैं जो विपरीत तरीकों से ''V'' _''m'' में परिवर्तन की प्रतिक्रिया करते हैं.<ref name="multiple_gates">पूर्वेस ''एट अल.,'' 64-74. पीपी, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 149-150.; जुंग, पीपी 84-85.; स्टीवेंस, पीपी 152-158..</ref><ref name="hodgkin_1952" /> उदाहरण के लिए, यद्यपि बढ़ता ''V'' _''m'', वोल्टेज के प्रति संवेदनशील ''सोडियम'' चैनल में अधिकांश गेट को खोलता है, वह, चैनल के निष्क्रियता गेट को भी बंद करता है, हालाँकि थोड़ा धीरे करता है.<ref name="sodium inactivation">''पूर्वेस'' एट ''अल., पीपी. 47, 65, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 147-148.; स्टीवेंस, पी. 128.''</ref> इसलिए, जब Vm को ''अचानक उठाया जाता है, तो सोडियम चैनल शुरू में खुल जाते हैं, लेकिन फिर धीमी निष्क्रियता के कारण बंद हो जाते हैं.''

ऐक्शन पोटेंशिअल के वोल्टेज और करेंट को उसके सभी चरणों में एलन लॉयड हौज्गिन और एंड्रयू हक्सले द्वारा 1952 में सटीक रूप से चित्रित किया गया था,<ref name="hodgkin_1952" /> जिसके लिए उन्हें 1963 में फिजियोलॉजी या चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया.<ref name="Nobel_1963">{{cite press release | url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1963/index.html | title = The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1963 | publisher = The Royal Swedish Academy of Science | year = 1963 | accessdate = 2010-02-21 }}</ref> हालांकि, उनका मॉडल केवल दो प्रकार के वोल्टेज संवेदनशील आयन चैनलों पर विचार करता है, और उनके बारे में कई धारणाएं बनाता है, जैसे कि उनके आंतरिक द्वार एक दूसरे से स्वतंत्र रूप में खुलते और बंद होते हैं. वास्तविकता में, आयन चैनलों के कई प्रकार होते हैं,<ref name="goldin_2007" /> और वे एक दूसरे से स्वतंत्र रूप में हमेशा खुलते और बंद नहीं होते हैं.<ref>{{cite journal|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 |year=2006|month=April | format = Letter | accessdate=2008-03-27| doi= 10.1038/nature04610|pmid = 16625198|issue = 7087}}</ref>

पोटेशियम के लिए प्रारंभिक झिल्ली पारगम्यता कम होती है, लेकिन अन्य आयनों से अधिक होती है, जो रेस्टिंग पोटेंशिअल को ''E'' _K≈-75 mV के नज़दीक बना देती है.<ref name="resting_potential" /> यह विध्रुवण, झिल्ली में सोडियम और पोटेशियम, दोनों चैनलों को खोलता है, और आयनों को क्रमशः अक्षतंतु के अन्दर और बाहर प्रवाहित होने की अनुमति देता है. अगर विध्रुवण छोटा है (मान लीजिये, ''V'' _''m'' को -70 mV से बढ़ाते हुए -60 mV करना) बाहर जाती पोटेशियम धारा आवक सोडियम धरा को अभिभूत कर देती है और झिल्ली अपने सामान्य रेस्टिंग पोटेंशिअल, -70 mV के आसपास विध्रुवित हो जाती है.<ref name="failed_initiations" /> हालांकि, अगर विध्रुवण काफी बड़ा है, तो आवक सोडियम धारा, जावक पोटेशियम धारा से अधिक हो जाती है और एक भगोड़ा स्थिति (धनात्मक प्रतिक्रिया) उत्पन्न होती है: जितना ज्यादा आवक धारा होगी उतना ही अधिक ''V'' _''m'' बढ़ जाता है, जो बदले में आवक धारा को और अधिक बढ़ा देता है.<ref name="positive_feedback" /> एक पर्याप्त मजबूत विध्रुवण (''V'' _''m'' में वृद्धि) वोल्टेज के प्रति संवेदनशील सोडियम चैनलों को खोलता है; सोडियम के प्रति बढ़ती पारगम्यता ''V'' _''m'' को सोडियम संतुलन वोल्टेज ''E'' _Na≈ +55 mV के करीब ले जाती है. बदले में बढ़ता वोल्टेज और अधिक सोडियम चैनलों को खोलता है, जो ''V'' _m को ''E'' _Na की दिशा में और अधिक धकेलता है. यह धनात्मक प्रतिक्रिया तब तक जारी रहती है जब तक कि सोडियम चैनल पूरी तरह नहीं खुलते हैं, और ''V'' _m, E_Na के नज़दीक नहीं हो जाता.<ref name="rising phase">पूर्वेस ''एट अल.,'' 49-50. पीपी, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 140-141., 150-151, श्मिट-नीलसन पीपी. 480-481, 483-484,, पीपी जुंग. 89-90.</ref> ''V'' _''m'' और सोडियम पारगम्यता में तेज वृद्धि ऐक्शन पोटेंशिअल के ''विकास चरण'' के अनुरूप होती है.<ref name="rising_phase" />

विकास चरण की सकारात्मक प्रतिक्रिया धीमी हो जाती है और जब सोडियम आयन चैनल अधिकतम खुलते हैं तो वह रुक जाती है. ऐक्शन पोटेंशिअल के चरम पर, सोडियम पारगम्यता अधिकतम होती है और झिल्ली वोल्टेज ''V'' _m, सोडियम संतुलन वोल्टेज ''E'' _Na के लगभग बराबर होता है. हालांकि, वही वर्धित वोल्टेज जिसने शुरू में सोडियम चैनल को खोला था, वही उनके पोरों को बंद करते हुए उन्हें धीरे-धीरे बन्द कर देता है; सोडियम चैनल ''निष्क्रिय'' हो जाते हैं.<ref name="sodium inactivation" /> इससे सोडियम के लिए झिल्ली की पारगम्यता कम हो जाती है, जो झिल्ली वोल्टेज वापस नीचे कर देती है. उसी समय, वर्धित वोल्टेज, वोल्टेज के प्रति संवेदनशील पोटेशियम चैनल को खोलता है; झिल्ली की पोटेशियम पारगम्यता में वृद्धि ''V'' _m को ''E'' _K की ओर ले जाती है.<ref name="sodium inactivation" /> संयुक्त रूप से, सोडियम और पोटेशियम पारगम्यता में इन परिवर्तनों के कारण Vm तेज़ी से नीचे गिर जाता है, और झिल्ली को पुनर्ध्रुवित करता है और ऐक्शन पोटेंशिअल के "पतन चरण" को उत्पन्न करता है.<ref name="repolarization" /><ref name="repolarization">पूर्वेस ''एट अल.,'' पी 49, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 147-149., 152, श्मिट-नीलसन, पीपी. 483-484; स्टीवेंस, पीपी. 126-127.</ref>

वर्धित वोल्टेज ने सामान्य से कई अधिक पोटेशियम चैनल खोल दिए, और इनमें से कुछ तुरंत उस वक्त बंद नहीं हो गए जब झिल्ली अपने सामान्य विश्राम वोल्टेज में वापस आ गई. इसके अलावा, ऐक्शन पोटेंशिअल के दौरान, कैल्शियम आयनों के प्रवाह की प्रतिक्रिया में अन्य पोटेशियम चैनल खुल गए. झिल्ली की पोटेशियम पारगम्यता, क्षणिक रूप से असामान्य रूप से अधिक होती है, जो झिल्ली वोल्टेज ''V'' _m को पोटेशियम संतुलन वोल्टेज ''E'' _K के नज़दीक ले आती है. इसलिए, वहां एक अंडरशूट या उच्चध्रुवीकरण होता है, जिसे तकनीकी भाषा में आफ्टरहाइपरपोलराईज़ेशन कहा जाता है, जो तब तक चलता है जब तक कि झिल्ली की पोटेशियम पारगम्यता अपने सामान्य मूल्य पर नहीं आ जाती.<ref name="hyperpolarization">पूर्वेस ''एट अल.,'' पी 37, बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पी. 152.</ref>

प्रत्येक ऐक्शन पोटेंशिअल के बाद एक दु:साध्य अवधि होती है, जिसे ''एब्सोल्यूट रिफ्रैक्टरी पीरिअड'', जिसके दौरान एक अन्य ऐक्शन पोटेंशिअल को प्रेरित करना असंभव होता है, और ''रिलेटिव रेफ्रैक्टरी पीरिअड'', जिसके दौरान एक सामान्य-से-मजबूत प्रेरक की आवश्यकता होती है में विभाजित किया जा सकता है.<ref name="refractory">पूर्वेस ''एट अल.,'' पी 49, बुलोक, ओर्कंड, ग्रिनेल, पी. 151; स्टीवेंस, पीपी 19-20.; जुंग, पीपी. 4-5.</ref> ये दो दु:साध्य अवधियां, सोडियम और पोटेशियम चैनल अणुओं की स्थिति में परिवर्तन के कारण होती हैं. सोडियम चैनल, जब ऐक्शन पोटेंशिअल के बाद बंद होते हैं, तो वे एक "निष्क्रिय" अवस्था में प्रवेश करते हैं, जिसमें उन्हें झिल्ली पोटेंशिअल के होते हुए भी खोला नहीं जा सकता - इससे निरपेक्ष दु:साध्य अवधि का जन्म होता है. सोडियम चैनल की एक पर्याप्त संख्या के अपने विश्राम स्थिति में परिवर्तन के बाद भी, ऐसा अक्सर होता है कि पोटेशियम चैनलों का एक अंश खुला रहता है, जिससे झिल्ली पोटेंशिअल के लिए विध्रुवण मुश्किल होता है, और इससे सापेक्ष दु:साध्य अवधि की उत्पत्ति होती है. क्योंकि पोटेशियम चैनलों का घनत्व और उपप्रकार, भिन्न प्रकार के न्यूरॉन्स के बीच भिन्न हो सकता है, सापेक्ष दु:साध्य अवधि उच्च रूप से अस्थिर होती है.

अक्षतंतु गिरिका पर जनित ऐक्शन पोटेंशिअल अक्षतंतु पर एक लहर के रूप में फैलता है.<ref>बुलोक, ओर्कलैंड, और ग्रिनेल, पीपी 160-64..</ref> एक ऐक्शन पोटेंशिअल के दौरान अक्षतंतु पर एक बिंदु पर अंदर की ओर बहती धाराएं अक्षतंतु पर फ़ैल जाती हैं, और अपने झिल्ली के आसन्न वर्गों को विध्रुवित कर देती हैं. यदि पर्याप्त मजबूत है, तो यह विध्रुवण पड़ोसी झिल्ली पैच में एक समान ऐक्शन पोटेंशिअल प्रेरित करता है. इस बुनियादी तंत्र को 1937 में एलन लॉयड हौज्किन द्वारा प्रदर्शित किया गया था. तंत्रिका खंडो को कुचलने या ठंडा करने और इस प्रकार ऐक्शन पोटेंशिअल को ब्लॉक करने के बाद, उन्होंने दिखाया कि खंड के एक तरफ पहुंचने वाला ऐक्शन पोटेंशिअल दूसरी तरफ एक अन्य ऐक्शन पोटेंशिअल को उभार सकता था, बशर्ते कि अवरोधित खंड पर्याप्त रूप से छोटा हो.<ref>{{cite journal | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]] | year = 1937 | title = Evidence for electrical transmission in nerve, Part I | journal = Journal of Physiology | volume = 90 | pages = 183–210 | pmid = 16994885 | issue = 2 | pmc = 1395060}}<br />* {{cite journal | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]] | year = 1937 | title = Evidence for electrical transmission in nerve, Part II | journal = Journal of Physiology | volume = 90 | pages = 211–32 | pmid = 16994886 | issue = 2 | pmc = 1395062}}</ref>

एक बार झिल्ली के एक पैच पर एक ऐक्शन पोटेंशिअल के होने पर, झिल्ली पैच को फिर से फायर करने के लिए ठीक होने की जरूरत होती है. आणविक स्तर पर, यह ''निरपेक्ष दुहसाध्य अवधि'' उस समय के अनुरूप होती है जो वोल्टेज-सक्रिय सोडियम चैनल को निष्क्रियता से ठीक होने में लगती है, यानी अपने बंद रूप में लौटने में.<ref>स्टीवेंस, पीपी 19-20..</ref> न्यूरॉन्स में वोल्टेज-सक्रिय पोटेशियम चैनलों के कई प्रकार हैं, उनमें से कई तेजी से निष्क्रिय होते हैं (A-टाइप करेंट) और उनमें से कुछ धीरे-धीरे निष्क्रिय होते हैं या निष्क्रिय होते ही नहीं; यह परिवर्तनशीलता इस बात की गारंटी देती है कि पुनःध्रुवण के लिए वहां हमेशा करेंट का एक उपलब्ध स्रोत होगा, तब भी जब पूर्ववर्ती विध्रुवण की वजह से पोटेशियम चैनल निष्क्रिय हैं. दूसरी ओर, सभी न्यूरोनल वोल्टेज-सक्रिय सोडियम चैनल, मजबूत विध्रुवण के दौरान कई मिलीसेकंड के भीतर निष्क्रिय हो जाते हैं, इस प्रकार अगले विध्रुवण को असंभव बना देते हैं जब तक कि सोडियम चैनल का एक महत्वपूर्ण अंश अपनी बंद स्थिति में वापस नहीं लौट आता. हालांकि, यह फायरिंग की सीमा को सीमित करता है,<ref frequency_coding">स्टीवेंस, pp. 21-23.</ref> निरपेक्ष दुहसाध्य अवधि यह सुनिश्चित करती है कि ऐक्शन पोटेंशिअल एक अक्षतंतु से लगे हुए केवल एक ही दिशा में चले.<ref name="unidirectional" /> एक ऐक्शन पोटेंशिअल की वजह से अंदर प्रवाहित होने वाला करेंट, अक्षतंतु के आस-पास दोनों दिशाओं में फैलता है.<ref name="internal_currents">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पीपी 161-164..</ref> हालांकि, अक्षतंतु का केवल बिना फायर वाला भाग, एक ऐक्शन पोटेंशिअल के साथ प्रतिक्रिया कर सकता है; वह हिस्सा जिसने अभी-अभी फायर किया है वह तब तक निष्क्रिय होता है जब तक कि ऐक्शन पोटेंशिअल सुरक्षित रूप से सीमा से बाहर नहीं हो जाता और उस हिस्से को पुनः उत्तेजित नहीं करता. सामान्य ओर्थोड्रोमिक चालन में ऐक्शन पोटेंशिअल अक्षतंतु गिरिका से सिनेप्टिक नौब (एक्सनल टर्मिनी) की ओर प्रसारित होता है; विपरीत दिशा में प्रसार - जिसे एंटीड्रोमिक चालन के रूप में जाना जाता है - अत्यंत दुर्लभ है.<ref name="orthodromic">बुलोक, ओर्कंड, और ग्रिनेल, पी. 509.</ref> हालांकि, अगर एक प्रयोगशाला अक्षतंतु को इसके बीच में प्रेरित किया जाता है तो अक्षतंतु के दोनों भाग "फ्रेश" होते हैं, अर्थात बिना फायर के; तब दो ऐक्शन पोटेंशिअल उत्पन्न होते हैं, जिसमें से एक अक्षतंतु गिरिका की ओर यात्रा करता है और दूसरा सिनेप्टिक नौब की दिशा में यात्रा करता है.

तंत्रिका तंत्र में विद्युत् संकेतों के तीव्र और असरकारी ट्रांन्सडक्सन की विकासवादी जरूरत ने न्यूरोनल अक्षतन्तु के आसपास मेलिन शीथ की उपस्थिति को परिणामित किया. मेलिन एक बहु लामेलर झिल्ली है जो अक्षतन्तु को, नोड्स ऑफ़ रैन्विअर कहे जाने वाले अंतराल द्वारा अलग क्षेत्रों में लपेटती है, वह विशेष कोशिकाओं, श्वान कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न होती है, विशेष रूप से परिधीय तंत्रिका तंत्र में, और विशेष रूप से केन्द्रीय तंत्रिका तंत्र में ओलिगोडेन्ड्रोसाईट द्वारा. मेलिन शीथ, इंटर-नोड अंतराल में झिल्ली क्षमता को कम कर देता है और झिल्ली प्रतिरोध को बढ़ा देता है, और इस प्रकार एक नोड से दूसरे नोड में ऐक्शन पोटेंशिअल के एक तेज़, नाटकीय गतिविधि की अनुमति देता है.<ref name="Zalc">{{cite journal |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 |doi=10.1002/9780470032244.ch3}}</ref><ref name="S. Poliak & E. Peles">{{cite journal |author=S. Poliak & E. Peles |title=The local differentiation of myelinated axons at nodes of Ranvier|journal=Nature Reviews Neuroscience |volume=12 |issue=4 |pages=968–80 |year=2006 |pmid=14682359 |doi=10.1038/nrn1253}}</ref><ref>{{cite journal |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 |year=2007 |month=October |pmid=17923405 |doi=10.1016/j.conb.2007.08.003}}</ref> मेलिन क्रिया मुख्य रूप से रीढ़वाले प्राणियों में पाई जाती है, लेकिन बिना रीढ़ वाले प्राणियों में से कुछ में एक अनुरूप प्रणाली पाई गई है, जैसे चिंराट प्रजातियों में से कुछ में.<ref>{{cite journal |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=1 August 1999 |pmid=10395528 |url=http://jeb.biologists.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10395528 }}</ref>. रीढ़ वाले प्राणी में सभी न्यूरॉन्स मेलिनकृत नहीं होते; उदाहरण के लिए, स्वायत्त (वनस्पति) तंत्रिका तंत्र वाले न्यूरॉन्स के अक्षतन्तु, सामान्य रूप में मेलिनकृत नहीं होते.

मेलिन, आयनों को मेलिनकृत क्षेत्रों में अक्षतंतु से जाने या आने से बचाता है. एक सामान्य नियम के रूप में, मेलिन क्रिया ऐक्शन पोटेंशिअल के चालन गति को बढ़ा देता है और उन्हें और अधिक ऊर्जा कुशल बनाता है. चाहे ऊबड़-खाबड़ हो या ना हो, एक ऐक्शन पोटेंशिअल की औसत चालन गति 1 m/s से 100 m/s के ऊपर तक होती है, और सामान्य रूप में अक्षतन्तु व्यास से अधिक होती है.<ref name="hursh_1939">{{cite journal | author = Hursh JB | year = 1939 | title = Conduction velocity and diameter of nerve fibers | journal = American Journal of Physiology | volume = 127 | pages = 131–39}}</ref>

ऐक्शन पोटेंशिअल झिल्ली के माध्यम से अक्षतंतु के मेलिनकृत क्षेत्रों में प्रसार नहीं कर सकते हैं. हालांकि, करेंट को साइटोप्लाज्म द्वारा ले जाया जाता है, जो अगले 1 या 2 नोड ऑफ़ रैनविअर को विध्रुवित करने के लिए पर्याप्त हैं. इसके बजाय, एक ऐक्शन पोटेंशिअल से एक नोड ऑफ़ रेनविअर पर आयनिक करेंट एक दूसरे ऐक्शन पोटेंशिअल को अगले नोड पर भड़काती है; एक नोड से दूसरे नोड पर ऐक्शन पोटेंशिअल की यह स्पष्ट कूद, नाटकीय चालन कहलाती है. हालांकि नाटकीय चालन के तंत्र को राल्फ लिली द्वारा 1925 में सुझाया गया था,<ref>{{cite journal | author = Lillie RS | year = 1925 | title = Factors affecting transmission and recovery in passive iron nerve model | journal = J. Gen. Physiol. | volume = 7 | pages = 473–507 | doi = 10.1085/jgp.7.4.473 | pmid = 19872151 | issue = 4 | pmc = 2140733}} यह भी देखें कीन्स और एडले, पी. 78.</ref> नाटकीय चालन का पहला प्रयोगात्मक सबूत तसाकी इचिजी<ref name="tasaki_1939">{{cite journal | author = Tasaki I | year = 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> और ताईजी टेकेउची<ref name="tasaki_1941_1942_1959">{{cite journal | author = Tasaki I, Takeuchi T | year = 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 | doi = 10.1007/BF01755414}}<br />* {{cite journal | author = Tasaki I, Takeuchi T | year = 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 | doi = 10.1007/BF01755237}}<br />* {{cite book | author = Tasaki I | year = 1959 | 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> ने प्रस्तुत किया और एंड्रयू हक्सले और रॉबर्ट स्टेमफ्ली ने.<ref name="huxley_staempfli_1949_1951">{{cite journal | author = [[Andrew Huxley|Huxley A]], Stämpfli R | year = 1949 | title = Evidence for saltatory conduction in peripheral myelinated nerve-fibers | journal = Journal of Physiology | volume = 108 | pages = 315–39}}<br />* {{cite journal | author = [[Andrew Huxley|Huxley A]], Stämpfli R | year = 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 | pmid = 14825228 | issue = 3-4 | pmc = 1393015}}</ref> विरोधाभास स्वरूप, बिना मेलिनकृत अक्षतन्तु में, ऐक्शन पोटेंशिअल ठीक बगल की झिल्ली में एक अन्य को भड़काता है, और लगातार एक लहर की तरह अक्षतंतु में नीचे जाता है.

अक्षतन्तु के मेलिनकृत सेगमेंट की लंबाई, नाटकीय प्रवाहकत्त्व की सफलता के लिए महत्वपूर्ण है. चालन की गति को अधिकतम करने के लिए उन्हें जितना संभव हो सके लंबा होना चाहिए, लेकिन इतना लम्बा नहीं होना चाहिए कि आने वाला संकेत इतना कमज़ोर हो कि वह अगले नोड ऑफ़ रेनविअर पर एक ऐक्शन पोटेंशिअल को उत्पन्न करने में असमर्थ हो. प्रकृति में, मेलिनकृत क्षेत्र आम तौर पर निष्क्रिय रूप से प्रसारित संकेत के लिए यह काफी होता है कम से कम दो नोड्स के लिए यात्रा करते समय और पर्याप्त आयाम बनाए रखता है ताकि दूसरे या तीसरे नोड पर एक ऐक्शन पोटेंशिअल को फायर किया जा सके. इस प्रकार, नाटकीय प्रवाहकत्त्व का सुरक्षा कारक उच्च है, जो चोट के मामले में प्रसारण को नोड को बायपास करने की अनुमति देता है. हालांकि, ऐक्शन पोटेंशिअल, कुछ स्थानों पर समय से पहले ही समाप्त हो सकता है जहां सुरक्षा कारक कम है, यहां तक कि बिना मेलिनकृत न्यूरॉन्स में भी; एक सामान्य उदाहरण है, अक्षतंतु का विभाजन बिंदु जहां यह दो अक्षतंतु में विभाजित होता है.<ref>बुलोक, ओर्कलैंड, और ग्रिनेल, पी. 163.</ref>

कुछ बीमारियां मेलिन को ख़राब कर देती हैं और नाटकीय प्रवाहकत्त्व को क्षीण कर देती हैं, और ऐक्शन पोटेंशिअल के प्रवाह वेग को कम कर देती हैं.<ref>{{cite journal |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> इसका सबसे अच्छा ज्ञात रूप है एकाधिक काठिन्य, जिसमें मेलिन का टूटन समन्वित गतिविधियों को बिगाड़ता है.<ref>{{cite book | author = Waxman SG | year = 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 = 333–46}}</ref>

जहां ''V(x,t)'', ''t'' समय और ''x'' स्थिति में एक न्यूरॉन की लंबाई के साथ झिल्ली में व्याप्त वोल्टेज है, और जहां λ और τ विशेषता लंबाई और समय है जिस पर प्रेरक के लिए प्रतिक्रिया में वोल्टेज क्षय होता है. उपरोक्त सर्किट आरेख के सन्दर्भ में, इन पैमानों को प्रति यूनिट प्रतिरोध और संधारित्र से निर्धारित किया जा सकता है.<ref name="space_time_constants">पूर्वेस ''एट अल.,'' पीपी. 52-53.</ref>

कुछ सिनेप्सेस, तंत्रिकासंचारक "बिचौलिया" को हटा देते हैं, और प्रीसिनेप्टिक और पोस्टसिनेप्टिक कोशिकाओं को जोड़ देते हैं.<ref>{{cite journal |author=Zoidl G, Dermietzel R |title=On the search for the electrical synapse: a glimpse at the future |journal=Cell Tissue Res. |volume=310 |issue=2 |pages=137–42 |year=2002 |pmid=12397368 |doi=10.1007/s00441-002-0632-x}}</ref> जब एक ऐक्शन पोटेंशिअल ऐसे सिनेप्सेस तक पहुंचता है, आयनिक धाराएं जो प्रीसिनेप्टिक सेल में बहती हैं वे बाधा झिल्लियों के माध्यम से पार कर सकते हैं और कोनेक्सिन कहे जाने वाले पोरों से पोस्टसिनेप्टिक कक्ष में प्रवेश कर सकती हैं.<ref>{{cite journal |author=Brink PR, Cronin K, Ramanan SV |title=Gap junctions in excitable cells |journal=J. Bioenerg. Biomembr. |volume=28 |issue=4 |pages=351–8 |year=1996 |pmid=8844332 |doi=10.1007/BF02110111}}</ref> इस प्रकार, प्रीसिनेप्टिक ऐक्शन पोटेंशिअल की क्षमता का आयनिक धाराएं, सीधे पोस्टसिनेप्टिक सेल को प्रोत्साहित कर सकती हैं. विद्युत सिनेप्सेस तेज़ प्रसारण की अनुमति देते हैं क्योंकि उन्हें सिनेप्टिक क्लेफ्ट में तंत्रिकासंचारक के धीमे प्रसार की आवश्यकता नहीं होती है. इसलिए, विद्युत सिनेप्सेस का तब उपयोग किया जाता है जब तेज प्रतिक्रिया और समय का समन्वय महत्वपूर्ण हो, जैसा कि इस्केप रिफ्लेक्स में होता है, रीढ़वाले प्राणी की रेटिना और हृदय में.

ऐक्शन पोटेंशिअल, सम्पूर्ण बहुकोशिकीय जीवों में पाए जाते हैं, जिसमें शामिल हैं पौधे, गैर-रीढ़धारी जैसे कीट, और रीढ़धारी जैसे सर्प और स्तनपायी.<ref name="Fromm">{{cite journal |author=Fromm J, Lautner S |title=Electrical signals and their physiological significance in plants |journal=Plant Cell Environ. |volume=30 |issue=3 |pages=249–257 |year=2007 |pmid=17263772 |doi=10.1111/j.1365-3040.2006.01614.x}}</ref> [[स्पंज]], बहु-कोशिकीय युकेरिओट का मुख्य समुदाय लगते हैं, जो ऐक्शन पोटेंशिअल संचारित नहीं करते, हालांकि कुछ अध्ययनों ने सुझाव दिया है कि इन जीवों में विद्युतीय संकेत के कुछ रूप हैं.<ref>{{cite journal |author=Leys SP, Mackie GO, Meech RW |title=Impulse conduction in a sponge |journal=J. Exp. Biol. |volume=202 (Pt 9) |issue= 9|pages=1139–50 |date=1 May 1999|pmid=10101111 |url=http://jeb.biologists.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=10101111 }}</ref> रेस्टिंग पोटेंशिअल, साथ ही साथ ऐक्शन पोटेंशिअल का आकार और अवधि में विकास के साथ बहुत भिन्नता नहीं आई है, हालांकि चालन वेग, मेलिनक्रिया और अक्षतंतु व्यास के साथ नाटकीय रूप से भिन्न हुआ है.

ऐक्शन पोटेंशिअल के अध्ययन के लिए नई प्रयोगात्मक विधियों के विकास की आवश्यकता है. 1955 के पहले के प्रारंभिक कार्यों ने तीन लक्ष्यों पर ध्यान केन्द्रित किया: एकल न्यूरॉन्स या अक्षतंतु से संकेतों को अलग करना, तेज़, संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स का विकास करना, और इलेक्ट्रोड का इतना संकुचन ताकि एक एकल कोशिका के अंदर वोल्टेज को रिकॉर्ड किया जा सके.

दूसरी समस्या को क्लैंप वोल्टेज के महत्वपूर्ण विकास के साथ संबोधित किया गया था,<ref name="cole_1949">{{cite journal | author = [[Kenneth Stewart Cole|Cole KS]] | year = 1949 | title = Dynamic electrical characteristics of the squid axon membrane | journal = Arch. Sci. Physiol. | volume = 3 | pages = 253–8}}</ref> जिसने ऐक्शन पोटेंशिअल में अलग से अंतर्निहित आयनिक करेंट के अध्ययन की अनुमति दी, और इलेक्ट्रॉनिक शोर के एक मुख्य स्रोत को समाप्त किया, करेंट ''I'' ''C'' जो संधारित्र _''C'' के साथ जुडा है.<ref name="junge_63_82">जुंग, पीपी 63-82..</ref> चूंकि धरा ट्रांसमेम्ब्रेन वोल्टेज V_''m'' के बदलाव के ''C'' समय दर के समान होती है, समाधान एक ऐसा सर्किट डिजाइन करना था जो ''V'' _''m'' को स्थिर रखे (बदलाव का शून्य दर), चाहे झिल्ली में कोई भी धारा बह रही हो. इस प्रकार, ''V'' _''m'' को स्थिर रखने के लिए आवश्यक धारा झिल्ली के माध्यम से बहते करेंट का मूल्य निर्धारित रखने के लिए सीधा प्रतिबिंब है. अन्य इलेक्ट्रॉनिक अग्रिम उच्च वोल्टेज इनपुट के साथ शामिल है उपयोग के उच्च प्रतिबाधा वाले इलेक्ट्रॉनिक्स और फैराडे केज, इसलिए माप वाले वोल्टेज को खुद मापन प्रभावित नहीं करता.<ref name="kettenmann_1992">{{cite book | author = Kettenmann H, Grantyn R | year = 1992 | title = Practical Electrophysiological Methods | publisher = Wiley | location = New York | isbn = 978-0471562009}}</ref>

कई न्यूरोटोक्सिन, प्राकृतिक और सिंथेटिक, दोनों को ऐक्शन पोटेंशिअल को रोकने के लिए डिजाइन किया गया है. पुफेरफिश से टेट्रोडोटोक्सिन और सेक्सीटोक्सिन से ''गोनीऔलाक्स'' (रेड टाइड के लिए जिम्मेदार डिनोफ्लैजलेट) ऐक्शन पोटेंशिअल को ब्लॉक करते हैं,<ref name="TTX_refs">{{cite journal | author = Nakamura Y, Nakajima S, Grundfest H | year = 1965 | title = The effect of tetrodotoxin on electrogenic components of squid giant axons | journal = J. Gen. Physiol. | volume = 48 | pages = 985–996 | doi = 10.1085/jgp.48.6.975}}<br />* {{cite journal | author = Ritchie JM, Rogart RB | year = 1977 | title = The binding of saxitoxin and tetrodotoxin to excitable tissue | journal = Rev. Physiol. Biochem. Pharmacol. | volume = 79 | pages = 1–50 | doi = 10.1007/BFb0037088 | pmid = 335473}}<br />* {{cite journal | author = Keynes RD, Ritchie JM | year = 1984 | title = On the binding of labelled saxitoxin to the squid giant axon | journal = Proc. R. Soc. Lond. | volume = 239 | pages = 393–434}}</ref>, इसी प्रकार काले अफ्रिकन सर्प से ड्रेन्ड्रोटोक्सिन वोल्टेज के प्रति संवेदनशील पोटेशियम चैनल को रोकता है. आयन चैनलों के इस तरह के अवरोधक, एक महत्वपूर्ण अनुसंधान कार्य करते हैं, पर चैनलों द्वारा करने के लिए वैज्ञानिकों को अनुमति देते हैं से विशिष्ट योगदान है, इस प्रकार वे अन्य चैनलों को अलग कर सकते हैं, और आयन चैनलों की सफ़ाई को उनके संकेन्द्रण क्रिया द्वारा या एफिनिटी क्रोमैटोग्राफी द्वारा भी किया जा सकता है. हालांकि, इस तरह के अवरोधक प्रभावी न्यूरोटोक्सिन भी बनाते हैं, और रासायनिक हथियार के रूप में उपयोग किया गया है. कीड़ों की आयन चैनलों के उद्देश्य से किया गया न्यूरोटोक्सिन प्रभावी कीटनाशक, रहा है, एक उदाहरण है सिंथेटिक पर्मेथ्रिन ऐक्शन पोटेंशिअल में शामिल सोडियम चैनलों को सक्रिय कर देता है. कीड़ों के आयन चैनल पर्याप्त उनके मानव समकक्षों से अलग हैं कि मानव में कुछ दुष्प्रभाव होते हैं. कई अन्य न्यूरोटोक्सिन ऐक्शन पोटेंशिअल के संचरण के साथ सिनेप्सेस, पर हस्तक्षेप करते हैं, विशेष रूप से न्यूरोमस्कुलर जंक्शन पर.

20वीं सदी, इलेक्ट्रोफिजियोलॉजी के लिए एक स्वर्ण युग थी. 1902 में और फिर 1912 में, जूलियस बर्नस्टेन ने परिकल्पना को विकसित किया कि ऐक्शन पोटेंशिअल, आयनों के लिए अक्षतंतु की पारगम्यता के परिवर्तन के चलते फलित होता है.<ref name="bernstein_1902_1912">{{cite journal | author = [[Julius Bernstein|Bernstein J]] | year = 1902 | title = Untersuchungen zur Thermodynamik der bioelektrischen Ströme | journal = Pflüger's Arch. Ges. Physiol. | volume = 92 | pages = 521–562 | doi = 10.1007/BF01790181}}<br />* {{cite book | author = [[Julius Bernstein|Bernstein J]] | year = 1912 | title = Elektrobiologie | publisher = Vieweg und Sohn | location = Braunschweig}}</ref> बर्नस्टेन की परिकल्पना की पुष्टि केन कोल और हावर्ड कर्टिस द्वारा की गई जिन्होंने दिखाया कि एक ऐक्शन पोटेंशिअल के दौरान झिल्ली प्रवाहकत्त्व बढ़ जाती है.<ref>{{cite journal | author = [[Kenneth Stewart Cole|Cole KS]], Curtis HJ | year = 1939 | title = Electrical impedance of the squid giant axon during activity | journal = J. Gen. Physiol. | volume = 22 | pages = 649–670 | doi = 10.1085/jgp.22.5.649 | pmid = 19873125 | issue = 5 | pmc = 2142006}}</ref> 1907 में, लुई लापिकु ने सुझाव दिया कि ऐक्शन पोटेंशिअल जिसे एक सीमा के रूप में उत्पन्न किया गया था वह क्रॉस था<ref>{{cite journal | author = [[Lapicque L]] | year = 1907 | title = Recherches quantitatives sur l’excitationelectrique des nerfs traitee comme une polarisation | journal = J. Physiol. Pathol. Gen | volume = 9| pages = 620– 635}}</ref>, जिसे बाद में आयनिक चालन के डाइनेमिक प्रणाली के एक उत्पाद के रूप में दिखाया गया. 1949 में, एलन होज्किन और बर्नार्ड काट्ज़ ने बर्नस्टेन की परिकल्पना को आगे सुधारा और यह माना कि भिन्न आयन में अक्षीय झिल्ली में भिन्न पारगम्यता होती है; विशेष रूप से उन्होंने ऐक्शन पोटेंशिअल में सोडियम पारगम्यता के महत्व का प्रदर्शन किया.<ref name="hodgkin_1949">{{cite journal | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Bernard Katz|Katz B]] | year = 1949 | title = The effect of sodium ions on the electrical activity of the giant axon of the squid | journal = J. Physiology | volume = 108 | pages = 37–77}}</ref> यह अनुसंधान होज्किन, काट्ज़ और एंड्रयू हक्सले के 1952 के पांच प्रपत्रों में फलित हुआ, जिसमें उन्होंने वोल्टेज क्लैम्प तकनीक का उपयोग किया, और पोटेशियम और सोडियम के लिए अक्षीय मेम्ब्रेन की पारगम्यता को दर्शाया, जहां से उन्होंने ऐक्शन पोटेंशिअल को मात्रात्मक रूप से फिर से संगठित किया.<ref name="hodgkin_1952">{{cite journal | 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'' | journal = Journal of Physiology | year = 1952 | volume = 116 | pages = 424–448 | pmid = 14946713 | issue = 4 | pmc = 1392213}}<br />* {{cite journal | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Andrew Huxley|Huxley AF]] |title = Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of ''Loligo''|journal=Journal of Physiology | year = 1952 | volume = 116 | pages = 449–472 | pmid = 14946713 | issue = 4 | pmc = 1392213}}<br />* {{cite journal | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Andrew Huxley|Huxley AF]] | title = The components of membrane conductance in the giant axon of ''Loligo'' | journal = J Physiol | year = 1952 | volume = 116 | pages= 473–496 | pmid = 14946714 | issue = 4 | pmc = 1392209}}<br />* {{cite journal | 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'' | journal = J Physiol | year = 1952 | volume = 116 | pages = 497–506 | pmid = 14946715 | issue=4 | pmc=1392212}}<br />* {{cite journal | author = [[Alan Lloyd Hodgkin|Hodgkin AL]], [[Andrew Huxley|Huxley AF]] | title = A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve | journal = J Physiol | year = 1952 | volume = 117 | pages = 500–544 | pmid = 12991237 | issue = 4 | pmc = 1392413}}</ref> होज्किन और हक्सले ने अपने गणितीय मॉडल के गुणों को असतत आयन चैनल के साथ सहसंबद्ध किया जो कई स्थितियों में मौजूद रहता था, जिसमें शामिल था "खुला", "बंद", और "निष्क्रिय". उनकी परिकल्पनाओं की पुष्टि 1970 के दशक के मध्य और 1980 के दशक में इरविन नेहर और बर्ट साक्मन ने की, जिन्होंने पैच क्लेम्पिंग तकनीक का विकास व्यक्तिगत एकल प्रवाह चैनलों की जांच के लिए किया.<ref name="patch_clamp">{{cite journal | author = [[Erwin Neher|Neher E]], [[Bert Sakmann|Sakmann B]] | year = 1976 | title = Single-channel currents recorded from membrane of denervated frog muscle fibres | journal = Nature | volume = 260 | pages = 779–802}}<br />* {{cite journal | author = Hamill OP, Marty A, [[Erwin Neher|Neher E]], [[Bert Sakmann|Sakmann B]], Sigworth FJ | year = 1981 | title = Improved patch-clamp techniques for high-resolution current recording from cells and cell-free membrane patches | journal = Pflugers Arch. | volume = 391 | pages = 85–100 | doi = 10.1007/BF00656997 | pmid = 6270629 | issue = 2}}<br />* {{cite journal | doi = 10.1038/scientificamerican0392-44 | author = [[Erwin Neher|Neher E]], [[Bert Sakmann|Sakmann B]] | year = 1992 | title = The patch clamp technique | journal = Scientific American | volume = 266 | pages = 44–51 | pmid = 1374932 | issue = 3}}</ref> 21वीं सदी में, शोधकर्ताओं ने प्रवाह की इन स्थितियों के संरचनात्मक आधार के लिए खोज शुरू की, आयन प्रजातियों के लिए उनकी चयनात्मकता,<ref name="yellen_2002">{{cite journal | author = Yellen G | year = 2002 | title = The voltage-gated potassium channels and their relatives | journal = Nature | volume = 419 | pages = 35–42 | doi = 10.1038/nature00978 | pmid = 12214225 | issue = 6902}}</ref> एटम-रिजोल्यूशन क्रिस्टल संरचना<ref name="doyle_1998">{{cite journal | author = Doyle DA, Morais Cabral J, Pfuetzner RA, Kuo A, Gulbis JM, Cohen SL, ''et al.'' | year = 1998 | title = The structure of the potassium channel, molecular basis of K⁺ conduction and selectivity | journal = Science | volume = 280 | pages = 69–77 | doi = 10.1126/science.280.5360.69 | pmid = 9525859 | issue = 5360}}<br />* {{cite journal | author = Zhou Y, Morias-Cabrak JH, Kaufman A, MacKinnon R | year = 2001 | title = Chemistry of ion coordination and hydration revealed by a K⁺-Fab complex at 2.0 A resolution | journal = Nature | volume = 414 | pages = 43–48 | doi = 10.1038/35102009 | pmid = 11689936 | issue = 6859}}<br />* {{cite journal | author = Jiang Y, Lee A, Chen J, Ruta V, Cadene M, Chait BT, MacKinnon R | year = 2003 | title = X-ray structure of a voltage-dependent K⁺ channel | journal = Nature | volume = 423 | pages = 33–41 | doi = 10.1038/nature01580 | pmid = 12721618 | issue = 6935}}</ref> के माध्यम से प्रतिदीप्ति दूरी मापन<ref name="FRET">{{cite journal | author = Cha A, Snyder GE, Selvin PR, Bezanilla F | year = 1999 | title = Atomic-scale movement of the voltage-sensing region in a potassium channel measured via spectroscopy | journal = Nature | volume = 402 | pages = 809–813 | doi = 10.1038/45552 | pmid = 10617201 | issue = 6763}}<br />* {{cite journal | author = Glauner KS, Mannuzzu LM, Gandhi CS, Isacoff E | year = 1999 | title = Spectroscopic mapping of voltage sensor movement in the ''Shaker'' potassium channel | journal = Nature | volume = 402 | pages = 813–817 | doi = 10.1038/45561 | pmid = 10617202 | issue = 6763}}<br />* {{cite journal | author = Bezanilla F | year = 2000 | title = The voltage sensor in voltage-dependent ion channels | journal = Physiol. Rev. | volume = 80 | pages = 555–592 | pmid = 10747201 | issue = 2}}</ref> और क्रायो-इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी अध्ययन करता है.<ref name="cryoEM">{{cite journal | author = Catterall WA | year = 2001 | title = A 3D view of sodium channels | journal = Nature | volume = 409 | pages = 988–999 | doi = 10.1038/35059188 | pmid = 11234048 | issue = 6823}}<br />* {{cite journal | author = Sato C, Ueno Y, Asai K, Takahashi K, Sato M, Engel A, ''et al.'' | year = 2001 | title = The voltage-sensitive sodium channel is a bell-shaped molecule with several cavities | journal = Nature | volume = 409 | pages = 1047–1051 | doi = 10.1038/35059098 | pmid = 11234014 | issue = 6823}}</ref>

गणितीय और कम्प्यूटेशनल मॉडल ऐक्शन पोटेंशिअल को समझने के लिए आवश्यक हैं, और ऐसे पूर्वानुमान प्रस्तुत करते हैं जो कि प्रयोगात्मक डेटा के खिलाफ परीक्षण किया जा सकता है, एक सिद्धांत का एक कठोर परीक्षण प्रदान करना. इन मॉडलों में सबसे सही और सबसे महत्वपूर्ण होज्किन-हक्सले मॉडल) है जो चार साधारण अंतर समीकरण (ODEs) द्वारा ऐक्शन पोटेंशिअल का वर्णन करता है.<ref name="hodgkin_1952" /> हालांकि होज्किन-हक्सले मॉडल यथार्थवादी तंत्रिका मेम्ब्रेन का एक सरलीकरण हो सकता है क्योंकि यह प्रकृति में मौजूद है, इसकी जटिलता को प्रेरित किया है भी कई और अधिक मॉडल सरलीकृत मॉडल हैं, जैसे मॉरिस-लेकार<ref name="morris_1981">{{cite journal | author = Morris C, Lecar H | year = 1981 | title = Voltage oscillations in the barnacle giant muscle fiber | journal = Biophysical Journal | volume = 35 | pages = 193–213 | doi = 10.1016/S0006-3495(81)84782-0 | pmid = 7260316 | issue = 1 | pmc = 1327511}}</ref> और फिट्ज़ह्यू-नागुमो मॉडल,<ref name="fitzhugh">{{cite journal | author = FitzHugh R | year = 1961 | title = Impulses and physiological states in theoretical models of nerve membrane | journal = Biophysical Journal | volume = 1 | pages = 445–466 | doi = 10.1016/S0006-3495(61)86902-6 | pmid = 19431309 | issue = 6 | pmc = 1366333}}<br />* {{cite journal | author = Nagumo J, Arimoto S, Yoshizawa S | year = 1962 | title = An active pulse transmission line simulating nerve axon | journal = Proceedings of the IRE | volume = 50 | pages = 2061–2070 | doi = 10.1109/JRPROC.1962.288235}}</ref> जिनमें से दोनों में केवल दो युग्मित ODEs हैं. होज्किन-हक्सले और नागुमो मॉडल और उनके सम्बन्धियों, जैसे बोन्होफर-वैन डेर पोल मॉडल<ref name="bonhoeffer_vanderPol">{{cite journal | author = Bonhoeffer KF | year = 1948 | title = Activation of Passive Iron as a Model for the Excitation of Nerve | journal = J. Gen. Physiol. | volume = 32 | pages = 69–91 | doi = 10.1085/jgp.32.1.69 | pmid = 18885679 | issue = 1 | pmc = 2213747}}<br />* {{cite journal | author = Bonhoeffer KF | year = 1953 | title = Modelle der Nervenerregung | journal = Naturwissenschaften | volume = 40 | pages = 301–311 | doi = 10.1007/BF00632438}}<br />* {{cite journal | author = [[Balthasar van der Pol|van der Pol B]] | year = 1926 | title = On relaxation-oscillations | journal = Philosophical Magazine | volume = 2 | pages = 977–992}}<br />* {{cite journal | author = [[Balthasar van der Pol|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}}<br />* {{cite journal | author = [[Balthasar van der Pol|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}}</ref> के गुणों का गणित के भीतर अच्छा अध्ययन किया गया है,<ref name="math_studies">{{cite book | author = Sato S, Fukai H, Nomura T, Doi S | year = 2005 | chapter = Bifurcation Analysis of the Hodgkin-Huxley Equations | title = Modeling in the Neurosciences: From Biological Systems to Neuromimetic Robotics | edition = 2nd | editor = Reeke GN, Poznanski RR, Lindsay KA, Rosenberg JR, Sporns O| publisher = CRC Press | location = Boca Raton | isbn = 978-0415328685 | pages = 459–478}}<br />* {{cite journal | author = Evans JW | year = 1972 | title = Nerve axon equations. I. Linear approximations | journal = Indiana U. Math. Journal | volume = 21 | pages = 877–885 | doi = 10.1512/iumj.1972.21.21071}}<br />* {{cite journal | author = 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}}<br />* {{cite book | author = FitzHugh R | year = 1969 | chapter = Mathematical models of axcitation and propagation in nerve | title = Biological Engineering | editor = HP Schwann | publisher = McGraw-Hill | location = New York | pages = 1–85}}<br />* {{cite book | author = [[John Guckenheimer|Guckenheimer J]], [[Philip Holmes|Holmes P]] | year = 1986 | title = Nonlinear Oscillations, Dynamical Systems and Bifurcations of Vector Fields | edition = 2nd printing, revised and corrected | publisher = Springer Verlag | location = New York | isbn = 0-387-90819-6| pages = 12–16}}</ref> अभिकलन<ref name="computational_studies">{{cite book | author = Nelson ME, Rinzel J| year= 1994|chapter= The Hodgkin-Huxley Model|title=The Book of GENESIS: Exploring Realistic Neural Models with the GEneral NEural SImulation System| editor= Bower J, Beeman D | publisher = Springer Verlag | location = New York|pages= 29–49 | chapterurl=http://www.genesis-sim.org/GENESIS/iBoG/iBoGpdf/chapt4.pdf}}<br />{{cite book | author = Rinzel J, Ermentrout GB | year = 1989 | chapter = Analysis of Neural Excitability and Oscillations | title = Methods in Neuronal Modeling: From Synapses to Networks | editor = [[Christof Koch|C. Koch]], I Segev | publisher = Bradford Book, The MIT Press | location = Cambridge, MA | isbn = 0-262-11133-0 | pages = 135–169}}</ref> और इलेक्ट्रॉनिक्स में भी.<ref name="keener_1983">{{cite journal | author = Keener JP | year = 1983 | title = Analogue circuitry for the van der Pol and FitzHugh-Nagumo equations | journal = IEEE Trans. on Systems, Man and Cybernetics | volume = 13 | pages = 1010–1014}}</ref> अधिक आधुनिक अनुसंधानों ने बड़े और एकीकृत प्रणालियों पर अधिक ध्यान केंद्रित किया है और जिसके तहत उन्होंने तंत्रिका प्रणाली के अन्य भागों के साथ ऐक्शन पोटेंशिअल को जोड़ा है (जैसे डेन्ड्राइट और सिनेप्सेस), और इस तरह शोध से अभिकलन तंत्रिका का अध्ययन कर सकते हैं<ref>{{cite book | author = [[Warren Sturgis McCulloch|McCulloch WS]] | year = 1988 | title = Embodiments of Mind | publisher = The MIT Press | location = Cambridge MA | isbn = 0-262-63114-8 | pages = 19–39, 46–66, 72–141}}<br />* {{cite book | title = Neurocomputing:Foundations of Research | editors = JA Anderson, E Rosenfeld | publisher = The MIT Press | location = Cambridge, MA | isbn = 0-262-01097-6 | pages = 15–41 | author = edited by James A. Anderson and Edward Rosenfeld. | year = 1988}}</ref> और सरल रिफ्लेक्स का भी, जैसे इस्केप रिफ्लेक्सेस जो सेन्ट्रल पैटर्न जनरेटर द्वारा नियंत्रित होता है.<ref name="cpg">{{cite book | author = Getting PA | year = 1989 | chapter = Reconstruction of Small Neural Networks | title = Methods in Neuronal Modeling: From Synapses to Networks | editor = [[Christof Koch|C Koch]] and I Segev | publisher = Bradford Book, The MIT Press | location = Cambridge, MA | isbn = 0-262-11133-0 | pages = 171–194}}</ref><ref name="pmid10713861">{{cite journal | author = Hooper SL | title = Central pattern generators | journal = Curr. Biol. | volume = 10 | issue = 5 | pages = R176 | year = 2000 | month = March | pmid = 10713861 | doi = 10.1016/S0960-9822(00)00367-5 | url = http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.133.3378&rep=rep1&type=pdf | issn = }}</ref>

* [http://bcs.whfreeman.com/thelifewire/content/chp44/4402001.html रेस्टिग मेम्ब्रेन पोटेन्शियल] ''लाइफ: द साइंस ऑफ़ बायोलोजी'' द्वारा डब्लूके पूर्वेस, फ्रीमन, डी सदवा, जीएच ओरिंस, और एचसी हेलर, 8 संस्करण, न्यूयॉर्क, ISBN 978-0-7167-7671-0.