Neuroni on hermoston osa, joka on vastuussa tiedon vastaanottamisesta ja lähettämisestä koko aivoissa sähkökemiallisten signaalien kautta. Tieto kulkee aivojen läpi toimintapotentiaalin tai hermoimpulssin muodossa. Tämä muuttaa lepotilassa olevan neuronin sähkövarauksen ja sen solukalvopotentiaalin. Kun neuroni ei luo toimintapotentiaalia, sitä kutsutaan lepääväksi neuroniksi. Lepotilassa neuronilla on sisäinen solukalvo, joka on negatiivisesti varautunut suhteessa solukalvon ulkopuolelle.
Solukalvo on ulkoraja neuronin ympärillä. Se koostuu kaksoiskerroksesta lipidejä tai rasvoja, ja sieltä löytyy proteiineja, kuten ionikanavia. Kaksikerroksinen lipidi toimii esteenä ja ylläpitää sähkövarausten jakautumista solukalvon läpi ionipumppujen ja ionikanavien kautta. Ionipumput muodostavat kalvon ionipitoisuusgradientit ja siirtävät ioneja neuroniin ja sieltä pois niiden pitoisuusgradientteja vastaan. Ionikanavat toimivat ionipumppujen vastaisesti ja sallivat tiettyjen ionien liikkua solukalvon läpi pitoisuusgradientteja kohti.
Potentiaalieroa lepäävän neuronin solukalvon poikki kutsutaan lepomembraanipotentiaaliksi. Se on sähköenergiaa stimuloimattoman, sähköisesti herättävän solun kalvon läpi. Lepohermosolupotentiaalit vaihtelevat miinus-60 millivoltista (mV)–90 millivoltiin, mutta ovat yleensä miinus-65 millivoltteja. Mahdolliset erot solukalvon välillä johtuvat eroista ionien pitoisuudessa solun sisällä ja ulkopuolella ja koska solukalvot ovat läpäiseviä tai huokoisia kyseisille ioneille.
Solukalvossa on solunsisäinen neste, jossa on korkea kaliumionien pitoisuus, tasapainottuna negatiivisesti varautuneilla ioneilla tai anioneilla. Solukalvo on läpäisemätön näille anioneille, mikä tarkoittaa, että nämä ionit eivät pysty liikkumaan solukalvon poikki. Solukalvon ulkopuolella oleva neste muodostaa laimennetun natriumkloridiliuoksen.
Lepäävällä neuronilla on natriumionien virtaus neuroniin solukalvon poikki natriumionikanavien kautta. Tämä tasapainotetaan sitten kaliumionien ulosvirtauksella kaliumionikanavien kautta. Lepotilassa tai kun hermosolukalvo on polarisoitunut, kalvopotentiaali pysyy lähellä kaliumtasapainopotentiaalia. Tämä tarkoittaa, että hermosolukalvo koostuu enimmäkseen kalium -ioneista. Neuronikalvo depolarisoidaan, kun se vastaanottaa herätyssignaalin tai toimintapotentiaalin, mikä johtaa natriumionien tuloon ja neuroniin, joka ei ole enää lepäävä tai passiivinen.