신경계의 모든 전기 신호는 막을 통한 이온의 조절된 이동에 의존합니다. 이온 채널은 이러한 이동을 가능하게 하는 단백질 통로입니다. 어떤 이온 채널은 전압 변화에 반응하여 열리고, 어떤 채널은 신경전달물질의 결합이나 기계적 장력에 반응하여 열립니다.

선택성 필터는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 염화물과 같은 특정 이온은 통과시키고 다른 이온은 차단합니다. 채널의 개폐 시점은 활동 전위의 형태, 시냅스 전류의 지속 시간, 그리고 휴지 전위 자체를 결정합니다. 채널 유전자의 유전적 돌연변이는 간질, 편두통, 주기성 마비 등 광범위한 신경 질환을 유발합니다.

약리학계는 수십 년 동안 이온 채널을 활용해 왔습니다. 국소 마취제는 나트륨 채널을 차단하고, 많은 항경련제는 나트륨 또는 칼륨 채널을 조절하며, 수많은 다른 약물들은 리간드 개폐형 채널을 표적으로 합니다. 이제 고해상도 구조 분석을 통해 이러한 단백질들이 전압이나 리간드를 어떻게 감지하고 약물이 어떻게 결합하는지가 밝혀졌습니다.

하나의 뉴런은 수십 가지의 서로 다른 채널 유형을 발현하며, 이 채널들이 함께 뉴런의 전기적 특성을 형성합니다.