静息时，神经元细胞膜使细胞内的电位，比细胞外的电位“负”(内负外正的细胞膜电位常为-58 mV)，去极化时细胞膜电位常超过0mV，然后很快恢复；有时细胞膜内电位能比细胞膜外电位低60 mV以上（超极化）。
静息电位时，神经元可通过钠—钾- ATP酶等，把细胞外低水平的钾离子逆向摄人、浓集在细胞内，把钠离子、钙离子、氯离子排出细胞，神经元静息时的细胞膜电位，是钾离子、钠离子、钙离子、氯离子在细胞膜内外平衡的结果，可根据公式计算出细胞内比细胞外电位低58 mV( -58 mV)。
在细胞静息膜电位为正于-58 mV时，可引发细胞膜钠离子通道开放、钠离子快速内流、细胞膜去极化、神经细胞兴奋。在细胞膜静息电位为负于-58 mV时，可引发细胞膜钾离子通道开放、钾离子持久外排、细胞膜超极化、神经细胞被抑制。
神经元引发动作电位的阈值为-44～-55 mV。钠离子快速内流期常为绝对不应期，能防止再发生动作电位。
动作电位时，常仅有微量钾离子、钠离子流动，不会明显改变细胞内外的离子浓度。神经元细胞静息膜电位，是多种离子的平衡电位，各种离子都能顺浓度差扩散，在动作电位时扩散更明显
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