Die Nervenzellerregung ist ein komplexer elektrochemischer Prozess, der für die Signalübertragung im Nervensystem essentiell ist.

Das Ruhepotential ist der Ausgangszustand einer Nervenzelle, bei dem eine ungleiche Ionenverteilung zwischen dem Zellinnen- und außenraum besteht. Im Ruhezustand liegt das Membranpotential bei etwa -70 mV, was durch die unterschiedliche Verteilung von Natrium- und Kaliumionen sowie die selektive Durchlässigkeit der Zellmembran zustande kommt. Die Ruhepotential Aufrechterhaltung wird durch die Natrium-Kalium-Pumpe gewährleistet, die kontinuierlich Natrium aus der Zelle heraus und Kalium in die Zelle hinein transportiert.

Das Aktionspotential durchläuft verschiedene charakteristische Aktionspotential Phasen. Es beginnt mit der Depolarisation, bei der sich Natriumkanäle öffnen und das Membranpotential stark positiv wird. Darauf folgt die Repolarisation, während der sich die Kaliumkanäle öffnen und das Potential wieder negativer wird. Die Hyperpolarisation ist die letzte Phase, in der das Membranpotential kurzzeitig unter den Ruhewert fällt. Der Schwellenwert Aktionspotential liegt bei etwa -55 mV und muss überschritten werden, damit ein Aktionspotential ausgelöst wird. Bei der Signalübertragung zwischen Nervenzellen spielen Synapsen eine wichtige Rolle. Erregende Synapsen führen zu einer Depolarisation der nachgeschalteten Zelle, während hemmende Synapsen eine Hyperpolarisation bewirken. Die präzise Abstimmung dieser Ionenströme und synaptischen Aktivitäten ermöglicht die komplexe Informationsverarbeitung im Nervensystem.