Cada señal eléctrica en el sistema nervioso depende del movimiento controlado de iones a través de las membranas. Los canales iónicos son los poros proteicos que permiten este movimiento. Algunos se abren en respuesta a cambios de voltaje, otros a la unión de neurotransmisores o al estiramiento mecánico.

Los filtros selectivos permiten el paso de ciertos iones (sodio, potasio, calcio y cloruro) mientras excluyen otros. La sincronización de la apertura y el cierre de los canales determina la forma de los potenciales de acción, la duración de las corrientes sinápticas y el potencial de reposo. Las mutaciones genéticas en los genes de los canales producen una amplia gama de trastornos neurológicos, desde epilepsia y migraña hasta parálisis periódica.

La farmacología ha aprovechado los canales iónicos durante décadas: los anestésicos locales bloquean los canales de sodio, muchos fármacos anticonvulsivos modulan los canales de sodio o potasio, y otros numerosos agentes actúan sobre los canales regulados por ligando. Las estructuras de alta resolución revelan ahora cómo estas proteínas detectan el voltaje o los ligandos y cómo se unen los fármacos a ellas.

Una sola neurona expresa docenas de tipos de canales distintos que, en conjunto, dan forma a su personalidad eléctrica.