Neuron on närvisüsteemi element, mis vastutab teabe vastuvõtmise ja edastamise eest kogu ajus elektrokeemiliste signaalide kaudu. Teave liigub läbi aju aktsioonipotentsiaali ehk närviimpulsi kujul. See muudab puhkeoleku neuroni elektrilaengu ja selle rakumembraani potentsiaali ümber. Kui neuron ei tekita aktsioonipotentsiaali, nimetatakse seda puhke neuroniks. Puhkeolekus on neuronil sisemine rakumembraan, mis on rakumembraani väliskülje suhtes negatiivselt laetud.
Rakumembraan on neuronit ümbritsev välispiir. See koosneb kahekordsest lipiidide või rasvade kihist ja see on koht, kus leidub valke, näiteks ioonikanaleid. Lipiidide kahekihiline kiht toimib barjäärina ja säilitab ioonpumpade ja ioonkanalite kaudu elektrilaengute jagunemise üle rakumembraani. Ioonpumbad loovad membraanis ioonide kontsentratsiooni gradiente ja liigutavad ioone neuronisse ja sealt välja nende kontsentratsioonigradientide vastu. Ioonikanalid töötavad vastupidiselt ioonpumpadele ja võimaldavad teatud ioonidel liikuda läbi rakumembraani nende kontsentratsioonigradientide suunas.
Potentsiaalide erinevust puhkeoleku neuroni rakumembraani vahel nimetatakse puhkemembraani potentsiaaliks. See on stimuleerimata, elektriliselt ergastava raku membraani läbiv elektrienergia. Puhke neuronite potentsiaalid on vahemikus miinus-60 millivolti (mV) kuni miinus-90 millivolti, kuid tavaliselt on need miinus-65 millivolti. Potentsiaalsed erinevused rakumembraanis tekivad ioonide kontsentratsiooni erinevuste tõttu rakus sees ja väljaspool ning seetõttu, et rakumembraanid on nende konkreetsete ioonide suhtes läbilaskvad või poorsed.
Rakumembraanil on intratsellulaarne vedelik, milles on kõrge kaaliumiioonide kontsentratsioon, mida tasakaalustavad negatiivselt laetud ioonid või anioonid. Rakumembraan on nende konkreetsete anioonide suhtes läbitungimatu, mis tähendab, et need ioonid ei saa liikuda läbi rakumembraani. Rakumembraanist väljaspool olev vedelik moodustab naatriumkloriidi lahjendatud lahuse.
Puhke neuronil on naatriumioonide sissevool neuronisse läbi rakumembraani naatriumioonikanalite kaudu. Seejärel tasakaalustab seda kaaliumiioonide väljavool kaaliumiioonikanalite kaudu. Puhkeseisundis või kui neuronaalne membraan on polariseeritud, jääb membraani potentsiaal kaaliumi tasakaalupotentsiaali lähedale. See tähendab, et neuronaalne membraan koosneb enamjaolt kaaliumioonidest. Neuronaalne membraan depolariseerub, kui see võtab vastu ergastava signaali või aktsioonipotentsiaali, mille tulemuseks on naatriumioonide sissevool ja neuron, mis ei ole enam puhkas ega passiivne.