Todos os sinais elétricos do sistema nervoso dependem do movimento controlado dos iões através das membranas. Os canais iónicos são os poros proteicos que permitem este movimento. Alguns abrem-se em resposta a alterações de voltagem, outros à ligação de neurotransmissores ou ao estiramento mecânico.

Os filtros de seletividade permitem a passagem de determinados iões — sódio, potássio, cálcio, cloreto — enquanto bloqueiam outros. O momento da abertura e do fecho dos canais determina a forma dos potenciais de ação, a duração das correntes sinápticas e o próprio potencial de repouso. As mutações genéticas nos genes dos canais iónicos produzem uma vasta gama de distúrbios neurológicos, desde epilepsia e enxaqueca até paralisia periódica.

A farmacologia explora os canais iónicos há décadas: os anestésicos locais bloqueiam os canais de sódio, muitos fármacos anticonvulsivantes modulam os canais de sódio ou de potássio, e inúmeros outros agentes têm como alvo os canais iónicos controlados por ligantes. As estruturas de alta resolução revelam agora como estas proteínas detetam a voltagem ou os ligantes e como os fármacos se ligam a elas.

Um único neurónio expressa dezenas de tipos de canais distintos que, em conjunto, moldam a sua personalidade elétrica.