Ao ser estimulada, a membrana de um neurônio em repouso é despolarizada. Na área estimulada, ocorre uma alteração momentânea na permeabilidade da membrana plasmática e a entrada de íons sódio.

Ao período de despolarização, segue-se um período de repouso em que o potássio se difunde para o meio extracelular.

Se o estímulo for de baixa intensidade, inferior ao limiar de excitação, as alterações sofridas pelo neurônio serão suficientes apenas para gerarem um impulso nervoso de baixa propagação.

A membrana do neurônio em repouso é polarizada como uma pilha elétrica. Sua face interna representa o polo positivo, e a face externa funciona como polo negativo.

Axônio amielínicos transmitem impulsos nervosos mais rapidamente que os mielinizados.