Un potencial de acción es un breve impulso eléctrico que viaja a lo largo del axón de una neurona. Es la señal fundamental mediante la cual las células nerviosas se comunican a distancia.

En reposo, el interior del axón tiene una carga negativa con respecto al exterior. Cuando un estímulo despolarizante suficiente llega al cono axónico, se abren los canales de sodio dependientes de voltaje, el sodio entra rápidamente y el potencial de membrana se invierte velozmente. Casi de inmediato, los canales de sodio se inactivan y se abren los canales de potasio, restableciendo la carga negativa en el interior. Toda la secuencia dura aproximadamente un milisegundo. Dado que la despolarización en un punto desencadena la misma secuencia en el siguiente, el impulso se propaga sin perder fuerza hasta las terminales del axón.

El carácter dicotómico del potencial de acción implica que los estímulos más fuertes no producen impulsos de mayor amplitud, sino impulsos más frecuentes. Las vainas de mielina permiten que el impulso salte de un nodo a otro, aumentando considerablemente su velocidad. Los anestésicos locales actúan bloqueando los canales de sodio e impidiendo así la formación del potencial de acción.

Cada pensamiento, sensación y movimiento depende del funcionamiento fiable de estos diminutos eventos electroquímicos.