En aktionspotential är en kort elektrisk puls som färdas längs en neurons axon. Det är den grundläggande signalen med vilken nervceller kommunicerar över avstånd.

I vila är axonets insida negativt laddad i förhållande till utsidan. När en tillräckligt depolariserande stimulus anländer till axonkullen öppnas spänningsstyrda natriumkanaler, natrium rusar in och membranpotentialen reverseras snabbt. Nästan omedelbart inaktiveras natriumkanalerna och kaliumkanalerna öppnas, vilket återställer det negativa inre. Hela sekvensen varar i ungefär en millisekund. Eftersom depolarisationen vid en punkt utlöser samma sekvens vid nästa punkt, fortplantar sig impulsen utan att förlora styrka hela vägen till axonterminalerna.

Aktionspotentialens allt-eller-inget-karaktär innebär att starkare stimuli inte producerar större toppar; de producerar mer frekventa toppar. Myelinskidor gör att impulsen kan hoppa från nod till nod, vilket kraftigt ökar hastigheten. Lokalbedövningsmedel fungerar genom att blockera natriumkanalerna och därigenom förhindra att aktionspotentialen bildas.

Varje tanke, förnimmelse och rörelse är beroende av den tillförlitliga utlösningen av dessa små elektrokemiska händelser.