Im Ruhezustand liegt an der Membran eine Spannung an. Das Membraninnere ist herbei gegenüber dem Membranaußenraum negativ geladen.Man spricht vom sogenannten Ruhepotenzial.
Wird die Nervenzelle gereizt so verändert sich die an der Membran anliegenden Spannung. Erreicht die Reizung eine entsprechende Stärke den sogenannten Schwellenlauf so entsteht am Axonhügel eine Erregung die weitergeleitet wird.
An der gereizten Membranstelle öffnet sich ein Kanal durch durch den positive Ladung ins Membraninnere fließen. Dies führt zu einer Umpolung der Membran an dieser Stelle d.h der Außenbereich wird kurzzeitig negativ und der Innenbereich des Axons wird positiv geladen.
Die Weiterleitung der elektrischen Erregung erfolgt dadurch dass durch durch die Umpolung an der Stelle nebenan die geschlossenen Kanäle ebenfalls kurzzeitig geöffnet werden. Zunächst wird der Kanal an der Stelle nebenan und anschließend an der Stelle neben der 2 offenen geöffnet. Diese Öffnung führt ebenfalls zu einer kurzfristigen umpolung. Die Umpolungswelle (Aktionspotenzial) wird somit entlang des Axons weitergeleitet.
Wurde die Erregung weitergeleitet so schließen die Kanäle wieder und das Axon wird auf den Ruhezustand zurückgepolt d.h das Innere ist wieder negativ und das Äußere positiv geladen. Nun könnte das Axon wieder erregt werden und die Information in Form einer Umpolungswelle (Aktionspotenzial) vom Axonhügel bis zu den Synapsen weiterleiten.