Živčne celice v živčnem sistemu pošiljajo signale, imenovane akcijski potenciali, med katerimi soma ali celično telo nevrona pošlje električni signal po aksonu. Ko nevron ne signalizira, je hiperpolariziran, kar pomeni, da ima negativen naboj v primerjavi z zunanjostjo. Ko signal akcijskega potenciala potuje po aksonu, povzroči, da se celica depolarizira ali postane bolj pozitivno nabita. Ko se signal konča, gre celica skozi repolarizacijo, kjer se vrne v prvotno negativno polarizacijo.
Nevron je sestavljen iz some ali celičnega telesa, iz katerega segajo dendriti kot veje drevesa. Na enem koncu nevrona je dolg kabel, imenovan akson, ki se konča v sinaptičnih gumbih. Ekscitatorni in zaviralni signali potujejo od drugih nevronov do dendritov in celičnega telesa, ti signali pa se seštejejo na hribu aksona, ki leži tik pred začetkom aksona. Ti signali lahko hiperpolarizirajo ali depolarizirajo celico. Repolarizacija vrne celico v stanje mirovanja.
Hiperpolarizacija, depolarizacija in repolarizacija nevrona so posledica pretoka ionov ali nabitih molekul v celico in iz nje. Ko celica miruje, ti ionski kanali ostanejo zaprti, ko pa membranski potencial doseže določeno točko, imenovano pragovni potencial, se odprejo. Telo celice sprejema sporočila od drugih celic, ki celico bodisi depolarizirajo bodisi hiperpolarizirajo, in če je prejetih dovolj sporočil, bo celica dosegla prag potenciala.
Ko je dosežen mejni potencial, se kalijevi in natrijevi kanali odprejo, kar omogoča, da pozitivno nabiti kalijevi in natrijevi ioni vstopijo v celico. Hkrati kloridni kanali omogočajo, da negativno nabiti kloridni ioni zapustijo celico. To povzroči depolarizacijo, kjer je celica manj negativno nabita kot v mirovanju.
Ko akcijski potencial depolarizira celico, se začne proces repolarizacije. Natrijev in kalijev kanal se zapreta in preprečita vstop pozitivno nabitim ionom v celico. Hkrati se negativno nabiti kloridni ioni vračajo v celico.
Prvi del repolarizacije se imenuje refrakterno obdobje in obstajata dve stopnji te faze, absolutna refrakterna doba in relativna refrakterna doba. V času absolutnega refraktornega obdobja celica noče ustvariti drugega akcijskega potenciala. V relativnem ognjevzdržnem obdobju je možno, da celica ustvari drug akcijski potencial, vendar potrebuje večji signal od običajnega. To ognjevzdržno obdobje repolarizacije nastane, ker pride do hiperpolarizacije celice zaradi dotoka kalijevih ionov po preteku akcijskega potenciala.