Živčane stanice u živčanom sustavu šalju signale zvane akcijski potencijali, tijekom kojih soma, ili stanično tijelo neurona, šalje električni signal niz akson. Kada ne daje signale, neuron je hiperpolariziran, što znači da ima negativan naboj u usporedbi s vanjskim. Kada signal akcijskog potencijala putuje preko aksona, uzrokuje depolarizaciju stanice ili postaje pozitivnije nabijena. Nakon što signal završi, stanica prolazi kroz repolarizaciju, gdje se vraća na svoju izvornu negativnu polarizaciju.
Neuron se sastoji od some, ili tijela stanice, iz koje se protežu dendriti poput grana drveta. Na jednom kraju neurona nalazi se dugačak kabel nazvan akson, koji završava sinaptičkim gumbima. Ekscitatorni i inhibitorni signali putuju od drugih neurona do dendrita i tijela stanice, a ti se signali zbrajaju na brežuljku aksona, koji se nalazi neposredno prije početka aksona. Ti signali mogu hiperpolarizirati ili depolarizirati stanicu. Repolarizacija vraća stanicu u stanje mirovanja.
Hiperpolarizacija, depolarizacija i repolarizacija neurona uzrokovane su protokom iona ili nabijenih molekula u i iz stanice. Kada stanica miruje, ti ionski kanali ostaju zatvoreni, međutim, kada membranski potencijal dosegne određenu točku, nazvanu potencijalom praga, otvaraju se. Tijelo stanice prima poruke od drugih stanica koje depolariziraju ili hiperpolariziraju stanicu, a ako se primi dovoljno poruka, stanica će dosegnuti granični potencijal.
Kada se dosegne granični potencijal, otvaraju se kalijevi i natrijevi kanali, dopuštajući pozitivno nabijenim ionima kalija i natrija da uđu u stanicu. Istodobno, kloridni kanali omogućuju negativno nabijenim kloridnim ionima da napuste stanicu. To uzrokuje depolarizaciju, gdje je stanica manje negativno nabijena nego kada miruje.
Nakon što akcijski potencijal depolarizira stanicu, ona započinje proces repolarizacije. Natrijevi i kalijevi kanali se zatvaraju, blokirajući ulazak pozitivno nabijenih iona u stanicu. Istodobno se negativno nabijeni kloridni ioni vraćaju u stanicu.
Prvi dio repolarizacije naziva se refraktorno razdoblje, a postoje dvije faze ove faze, apsolutni refraktorni period i relativni refraktorni period. Tijekom apsolutnog refraktornog razdoblja, stanica odbija generirati drugi akcijski potencijal. Tijekom relativnog refraktornog razdoblja, moguće je da stanica generira još jedan akcijski potencijal, no potreban je veći signal od uobičajenog. Ovo refraktorno razdoblje repolarizacije nastaje jer dolazi do hiperpolarizacije stanice zbog dotoka kalijevih iona nakon što prođe akcijski potencijal.