يفصل غشاء ثنائي رقيق من الدهون داخل الخلية العصبية عن السائل خارج الخلوي. ونظرًا لاختلاف تركيزات الأيونات عبر هذا الغشاء، ولأنه غشاء شبه منفذ، ينشأ فرق في الجهد الكهربائي يُعرف بجهد الغشاء.

في حالة الراحة، يكون الجهد عادةً قريبًا من -70 ملي فولت، أي ضمن النطاق السالب. وتُحدد هذه القيمة بتدرجات تركيز البوتاسيوم والصوديوم وأيونات أخرى، بالإضافة إلى النفاذية النسبية التي تحددها القنوات المفتوحة. أي تغيير في النفاذية أو في نشاط المضخات يُغير الجهد. إزالة الاستقطاب وفرط الاستقطاب هما ببساطة تحولان لهذا الجهد في الاتجاه الموجب أو السالب.

تتألف جميع الإشارات الكهربائية - من كمونات المشابك، وكمونات المستقبلات، وكمونات الفعل - من تغيرات سريعة ومنضبطة في كمون الغشاء. ولا يزال قياسه باستخدام الأقطاب الكهربائية داخل الخلايا أو تقديره باستخدام الأصباغ الحساسة للجهد الكهربائي أمراً أساسياً في علم وظائف الأعصاب الخلوية.

حتى التحولات الصغيرة المستمرة في جهد الراحة يمكن أن تغير بشكل كبير من استثارة الدائرة.