Az idegrendszer minden elektromos jele az ionok membránokon keresztüli szabályozott mozgásától függ. Az ioncsatornák azok a fehérjepórusok, amelyek lehetővé teszik ezt a mozgást. Némelyik feszültségváltozásokra, mások neurotranszmitterek kötődésére vagy mechanikai nyújtás hatására nyílnak meg.

A szelektivitási szűrők bizonyos ionokat – nátriumot, káliumot, kalciumot, kloridot – átengednek, míg másokat kizárnak. A csatornák nyitásának és záródásának időzítése határozza meg az akciós potenciálok alakját, a szinaptikus áramok időtartamát és magát a nyugalmi potenciált. A csatornagénekben bekövetkező genetikai mutációk számos neurológiai rendellenességet okoznak, az epilepsziától a migrénen át az időszakos bénulásig.

A farmakológia évtizedek óta használja az ioncsatornákat: a helyi érzéstelenítők blokkolják a nátriumcsatornákat, számos görcsoldó gyógyszer modulálja a nátrium- vagy káliumcsatornákat, és számos más szer a ligand által szabályozott csatornákat célozza meg. A nagy felbontású struktúrák most feltárják, hogyan érzékelik ezek a fehérjék a feszültséget vagy a ligandokat, és hogyan kötődnek hozzájuk a gyógyszerek.

Egyetlen neuron több tucat különböző csatornatípust fejez ki, amelyek együttesen alakítják elektromos személyiségét.