Neuralno propagacija unatrag naziv je dat fenomenu impulsa koji se kreće unatrag kroz neuralni krug. Dok akcijski potencijali obično putuju od stanice – počevši posebno od točke brežuljka aksona – niz akson do terminalnih gumba koji formiraju sinapse sa stanicama primateljima, akcijski potencijal koji se širi unatrag zapravo se kreće unatrag difuzijom dolaznih iona, uzrokujući napon- zatvorene ionske kanale kako bi otvorili akson umjesto da ga spuste. Obično, neuralno povratno širenje ima kratak raspon učinka, ali ima potencijal da putuje kroz cijeli neuronski krug.
Aksonski potencijal u neuronu se pokreće na brežuljku aksona, koji se nalazi na mjestu gdje se akson susreće sa somom neuralne stanice. Većina neurona ima jedan jedini akson koji se može razdvojiti mnogo puta. Ovaj neurit je proces koji šalje signale iz stanice, dok su dendriti, koji su drugi neuriti na neuronu, obično procesi koji primaju signale. Neuralno širenje unatrag regulirano je ionskim kanalima u aksonu i na tijelu stanice.
Akson funkcionira u svojoj ulozi provođenja akcijskih potencijala od brežuljka aksona do krajnjih točaka aksona, zvanih terminalni gumbi, otvaranjem kanala u aksonalnoj membrani koji dopuštaju pozitivno nabijene ione u stanicu, depolarizirajući je i uzrokujući naponsko-zavisne kanale otvoriti. Naponski upravljani kanali dopuštaju daljnje pozitivno nabijene ione u stanicu, poput kalcija i kalija. Kada stanica izgubi svoj potencijal mirovanja od -70mV i postane depolarizirana zbog pozitivnih naboja dolaznih iona, ona se “pali” i oslobađa vezikule ispunjene neurotransmiterima iz terminalnih gumba na kraju aksona.
Širenje signala funkcionira kao ionski kanali duž aksona uzrokuju otvaranje drugih obližnjih kanala, ali to širenje signala može se kretati u obrnutom smjeru, a kada se to dogodi, naziva se neuronskim povratnim širenjem. Ovaj proces se događa kada se akcijski potencijal pokrene na brežuljku aksona i, iako se može nastaviti niz akson kao i obično, on također provodi signal u suprotnom smjeru, uzrokujući depolarizaciju tijela stanice, uključujući sinapse i obližnje segmente dendrita. Kada je dendritski segment depolariziran, postsinaptičke gustoće smještene unutar te regije različito reagiraju na dolazne signale s drugih neurona. Neke moguće posljedice neuralnog širenja unatrag uključuju fenomene kao što su dendritička inhibicija i modifikacija membranskog potencijala, što može promijeniti svojstva staničnog pokretanja.
Sinaptička plastičnost poput dugotrajne potenciranje (LTP) i dugotrajne depresije (LTD) povezana je s neuralnim povratnim širenjem jer signal koji se širi unatrag modificira dolazne signale. Iako se koncept može činiti elementarnim, pojam promjene budućeg ponašanja na temelju prošlog iskustva moguća je definicija učenja. Stoga bi se na neki način moglo reći da neuronsko širenje unatrag omogućuje pojedinačnim stanicama da “uče” na molekularnoj razini. Neuralno širenje unatrag često se vidi u neokorteksu, hipokampusu i drugim regijama mozga često povezanim s pamćenjem, učenjem ili visokim stupnjem neuralne plastičnosti.