Når membranpotensialet blir mer negativt enn den normale hvileverdien, blir nevronet hyperpolarisert. Endringen flytter cellen lenger fra aksjonspotensialterskelen og reduserer derfor sannsynligheten for avfyring.

Hyperpolarisering kan skyldes åpning av kalium- eller kloridkanaler, eller aktiviteten til elektrogene pumper. Hemmende synapser produserer ofte hyperpolariserende potensialer, selv om inhibering i noen tilfeller fungerer ved å shunte uten en stor spenningsendring. Etter et aksjonspotensial bidrar en kort etter-hyperpolarisering til å begrense avfyringshastigheten og bidrar til refraktærperioden.

Eksperimentelt påført hyperpolarisering brukes til å studere spenningsavhengige konduktanser og for å forhindre spikes under registrering av synaptiske strømmer. I den levende hjernen bestemmer balansen mellom depolariserende og hyperpolariserende påvirkninger i hvert øyeblikk om et nevron blir med i en nettverksoscillasjon eller forblir stille.

• Økning i membranens negative potensial
• Reduserer sannsynligheten for avfyring
• Produsert av hemmende strømmer eller pumper
• Bidrar til refraktære perioder og hemming