Et aksjonspotensial er en kort elektrisk puls som beveger seg langs aksonet til et nevron, slik at nevronet kan kommunisere med andre celler. Aksjonspotensialet er forårsaket av bevegelse av natrium- og kaliumioner over nevronmembranen. Når et nevron er i ro, er innsiden av membranen negativ sammenlignet med utsiden. Dette skyldes det faktum at det er flere natriumioner utenfor cellen enn det er inne i cellen, og omvendt for kaliumioner. Når et aksjonspotensial utløses, åpnes natriumkanalene i membranen, slik at natriumioner kan strømme inn i cellen. Dette fører til at innsiden av membranen blir positiv, noe som igjen trigger kaliumkanalene til å åpne seg. Kaliumioner suser deretter ut av cellen, og gjenoppretter den negative ladningen inne i membranen. Aksjonspotensialet beveger seg deretter nedover aksonet, og gjentar denne prosessen til det når synapsen. Ved synapsen forårsaker aksjonspotensialet frigjøring av nevrotransmittere, som er kjemiske budbringere som overfører signalet til andre celler.
