Роль проводника электрического тока играет электролит, а изолятора – стекло. Вводя кончик электрода, присоединенного электрода к регистрирующей установке, в клетку, регистрируют ее потенциал. В крупные нервные клетки удается вводить и электроды (Рис.4). Эта методика появилась в конце 50-х годов. Благодаря ей А.Ходжкин, А.Хаксли, Б.Катц накопили материал, на основе которого создали новую теорию возникновения биоэлектрических потенциалов, получившую название теории натрий-калиевого насоса.

Было установлено, что величина внутриклеточного электрического потенциала у нервных клеток и волокон (например, у нервных гигантских клеток кальмара) в покое составляет 70 милливольт (мВ). Эту величину называют мембранным потенциалом покоя (МПП).

Природа поляризации клеточной мембраны сегодня в основном определена. Мембрана аксона кальмара, например, как и других клеток, тонкая, но достаточно прочная, Согласно данным электронной микроскопии ее толщина составляет 5-10 нм. Состоит мембрана из липидов, белков, мукополисахаридов (Рис.5). Мембрана легко проницаема для жирорастворимых веществ, молекулы которых легко проникают через липидный матрикс.

Крупные водорастворимые молекулы, в том числе анионы органических кислот практически не проникают мембрану и покидают клетку лишь путем экзоцитоза.

В то же время в мембране нервного волокна существуют каналы, проницаемые для воды, для малых молекул водорастворимых веществ и для малых ионов. Особое значение имеют каналы, проницаемые для ионов Nа +, К+, Cl -, Са ²+. В нервной мембране обнаружены специфические (селективные) натриевые, калиевые, хлорные и кальциевые каналы, то есть каналы избирательно пропускающие названные ионы. Эти каналы могут быть открытыми или закрытыми, то есть обладают воротными механизмами. В покое практически все натриевые каналы мембраны клетки закрыты, а большинство калиевых каналов открыты.

Для возникновения МПП, т.е. мембранного потенциала покоя, важно отличие ионного состава плазмы клетки от ионного состава внешней среды. В цитоплазме меньше ионов Nа+ и больше К+ и несравненно больше органических анионов. Катионные различия объясняются результатами работы так называемого калиево-натриевого насоса мембраны, непрерывно откачивающего Nа+ из клетки в обмен на К+. Движение ионов через мембрану называется активным ионным транспортом.