Figura nu este desenul unei celule, ci o schemă cu săgeți, care arată cum produc ionii de sodiu și de potasiu potențialul de acțiune, adică modificarea temporară a potențialului de membrană. Pornește din mijloc, de la caseta Stimul depolarizant, de unde pleacă două căi: una în sus (notată cu 1), spre chenarul cu $\ce{Na+}$, și una în jos (notată cu 2), spre chenarul cu $\ce{K+}$. Cele două căi corespund celor două pante ale potențialului de acțiune, iar textul scris în dreapta săgeților spune ce devine potențialul de membrană pe fiecare dintre ele.

Stimulul depolarizant

Nu orice stimul declanșează ce arată figura. Celulele excitabile se depolarizează rapid dacă potențialul lor de membrană este redus până la un nivel critic, numit potențial prag. Potențialul de acțiune este un răspuns de tip „tot sau nimic”: stimulii mai slabi decât pragul (subliminari) nu provoacă depolarizarea, iar cei mai puternici (supraliminari) nu produc o reacție mai amplă decât stimulul prag. Stimulul depolarizant din figură este deci unul care atinge pragul.

Calea de sus: intrarea sodiului

Stimulul deschide canalele voltaj-dependente pentru $\ce{Na+}$, iar $\ce{Na+}$ difuzează în celulă, ceea ce face ca depolarizarea să crească. Aici este partea de observat: săgețile din chenarul de sus se închid într-un cerc. De la „Depolarizarea crește”, o săgeată însoțită de semnul + se întoarce la deschiderea canalelor pentru $\ce{Na+}$, deci depolarizarea se întreține singură. Asta se potrivește cu ce spune textul despre prag: odată pragul atins, depolarizarea este spontană.

Calea aceasta produce panta ascendentă a potențialului de acțiune. Ea apare după atingerea pragului și se datorează creșterii permeabilității membranei pentru $\ce{Na+}$, care intră prin canale specifice acestui ion. Canalele sunt voltaj-dependente: se deschid atunci când potențialul de membrană atinge valoarea prag. Rezultatul este scris alături de săgeată: potențialul de membrană variază de la -65 mV la +40 mV, trecând de la o valoare negativă la una pozitivă.

Calea de jos: ieșirea potasiului

Același stimul deschide și canalele voltaj-dependente pentru $\ce{K+}$, iar $\ce{K+}$ difuzează în afara celulei, ceea ce face ca depolarizarea să scadă. De data aceasta săgețile nu se mai închid într-un cerc: lanțul se oprește la „Depolarizarea scade”, iar rezultatul scris alături este că potențialul de membrană revine la -65 mV.

Aceasta este panta descendentă, adică repolarizarea. Potențialul se întoarce spre valoarea de repaus pentru că $\ce{K+}$ iese din celulă prin canale specifice acestui ion, care se deschid și ele în prezența stimulului. Pe scurt, sodiul intră și urcă potențialul, iar potasiul iese și îl readuce jos.

În figură, -65 mV este valoarea de repaus. Pentru potențialul membranar de repaus, manualul dă valori medii între -65 mV și -85 mV. Curba neuronului din Figura 9 pornește de la -80 mV, o valoare din același interval, și urcă tot până la +40 mV.

De ce este vorba de difuziune

Membrana nu lasă ionii să treacă liber, ci doar prin canale ionice cu structură proteică, cum sunt cele din figură. Odată deschise canalele, ionii le străbat prin difuziune, un transport pasiv, fără consum de energie, care tinde să elimine diferența de concentrație dintre cele două părți ale membranei. Faptul că $\ce{Na+}$ difuzează spre interior, iar $\ce{K+}$ spre exterior, arată că sodiul este mai concentrat în afara celulei, iar potasiul în interiorul ei. Concentrațiile acestea sunt menținute relativ constante de pompa de $\ce{Na+}$/$\ce{K+}$, un mecanism de transport activ, care reintroduce în celulă $\ce{K+}$ difuzat la exterior și expulzează $\ce{Na+}$ pătruns în celulă, în raport de 2 $\ce{K+}$ la 3 $\ce{Na+}$.

Perioada refractară și impulsul

Inactivarea canalelor pentru $\ce{Na+}$, cele din chenarul de sus, explică perioada refractară absolută. Ea cuprinde panta ascendentă și o porțiune din cea descendentă, iar pe durata ei nu se poate obține un nou potențial de acțiune, oricât de intens ar fi stimulul.

Odată generat într-un punct al membranei, potențialul de acțiune stimulează zonele vecine și se propagă. Transmiterea depolarizării în lungul unei fibre nervoase sau musculare se numește impuls. Aceleași mișcări de $\ce{Na+}$ și $\ce{K+}$ apar, de-a lungul unui axon amielinic, în Figura 12.