Fiecare semnal electric din sistemul nervos depinde de mișcarea controlată a ionilor prin membrane. Canalele ionice sunt porii proteici care permit această mișcare. Unele se deschid ca răspuns la schimbările de voltaj, altele la legarea neurotransmițătorilor sau la întinderea mecanică.

Filtrele de selectivitate permit trecerea anumitor ioni - sodiu, potasiu, calciu, clorură - în timp ce îi exclud pe alții. Momentul deschiderii și închiderii canalului determină forma potențialelor de acțiune, durata curenților sinaptici și potențialul de repaus în sine. Mutațiile genetice ale genelor canalelor produc o gamă largă de tulburări neurologice, de la epilepsie la migrenă și paralizie periodică.

Farmacologia a exploatat canalele ionice timp de decenii: anestezicele locale blochează canalele de sodiu, multe medicamente anticonvulsive modulează canalele de sodiu sau potasiu, iar numeroși alți agenți vizează canalele ligand-dependente. Structurile de înaltă rezoluție dezvăluie acum modul în care aceste proteine ​​detectează voltajul sau liganzii și cum se leagă medicamentele de aceștia.

Un singur neuron exprimă zeci de tipuri distincte de canale care împreună îi sculptează personalitatea electrică.