Ein Aktionspotenzial ist ein kurzer elektrischer Impuls, der sich entlang des Axons eines Neurons ausbreitet. Es ist das grundlegende Signal, mit dem Nervenzellen über weite Strecken kommunizieren.

Im Ruhezustand ist das Innere des Axons im Vergleich zum Äußeren negativ geladen. Trifft ein ausreichend starker depolarisierender Reiz am Axonhügel ein, öffnen sich spannungsgesteuerte Natriumkanäle, Natriumionen strömen ein und das Membranpotenzial kehrt sich rasch um. Fast unmittelbar darauf inaktivieren die Natriumkanäle und Kaliumkanäle öffnen sich, wodurch das negative Innere wiederhergestellt wird. Diese gesamte Sequenz dauert etwa eine Millisekunde. Da die Depolarisation an einem Punkt dieselbe Sequenz am nächsten Punkt auslöst, breitet sich der Impuls ohne Stärkeverlust bis zu den Axonterminalen aus.

Das Alles-oder-Nichts-Prinzip des Aktionspotenzials bedeutet, dass stärkere Reize keine größeren, sondern häufigere Aktionspotenziale auslösen. Myelinscheiden ermöglichen die schnelle Weiterleitung des Impulses von Ranvier-Schnürring zu Ranvier-Schnürring und erhöhen so die Impulsgeschwindigkeit erheblich. Lokalanästhetika wirken, indem sie die Natriumkanäle blockieren und dadurch die Entstehung des Aktionspotenzials verhindern.

Jeder Gedanke, jede Empfindung und jede Bewegung hängt von der zuverlässigen Auslösung dieser winzigen elektrochemischen Ereignisse ab.