Все живые клетки обладают свойством "электрической полярности". Это означает, что внутренняя часть клетки испытывает относительный недостаток положительно заряженных частиц и поэтому, как мы говорим, отрицательно заряжена относительно наружной стороны клетки. Этот отрицательный заряд возникает потому, что плазматическая мембрана проницаема не для всех солей в равной мере. Некоторые ионы, например К+, обычно проникают сквозь мембрану легче, чем другие (Na+ или Са+). Внеклеточные жидкости содержат много натрия и мало калия, а внутри клетки соотношение обратное. Поддержание трансмембранной ионной полярности осуществляется специальным мембранным механизмом ("натрий-калиевый насос"), который получает энергию от митохондрий.

Электрически возбудимые клетки, в частности нейроны, обладают способностью регулировать свой внутренний потенциал. При воздействии некоторых веществ свойства мембраны изменяются — внутренность клетки начинает терять свой отрицательный заряд, происходит кратковременная деполяризация, причем на 1/1000 сек внутренность клетки становится заряженной положительно. Этот переход от обычного отрицательного состояния содержимого клетки к кратковременному положительному называют потенциалом действия, или нервным импульсом, который передается по аксону на значительные расстояния. Измерения показывают, что каждая нервная клетка имеет отрицательный заряд порядка 40-65 мВт.

Электрический импульс через синапс не проходит, но вызывает выделение медиатора (известно около 100 веществ, которые выполняют эту функцию). Определенный нейрон использует один и тот же медиатор во всех своих синапсах. Существует два типа синапсов — возбуждающие и тормозные. В первом случае одна клетка приказывает другой переходить к активности, а во втором, наоборот, затрудняет активацию клетки, которой передается сигнал. Амплитуда пост-синаптического потенциала может достигать 20 мВт.

Одним из удивительных видов электроактивности нейрона являются пейсмекерные потенциалы (Arvanitaki A., Chalazonitis H., 1955). Это осциллирующие потенциалы нервной клетки, не связанные с поступлением к ней синаптических влияний. Иногда они могут самопроизвольно принимать такой размах, что превышают критический уровень потенциала действия. Некоторые гормоны и другие вещества могут влиять на эту внутреннюю активность нервной клетки. Принципиально важно то, что пейсмекерный потенциал превращает нейрон из простого сумматора синаптических влияний в своеобразный управляемый генератор импульсов. Полагают, что пейсмекерный потенциал является компактным способом передачи внутринейронной генетической информации другим нейронам, в том числе и эффекторным, обеспечивающим поведенческую реакцию (Bullock, 1984).