Närvisüsteemi närvirakud saadavad signaale, mida nimetatakse aktsioonipotentsiaalideks, mille käigus soma ehk neuroni rakukeha saadab elektrilise signaali mööda aksonit. Kui neuron ei anna signaali, on see hüperpolariseeritud, mis tähendab, et sellel on välisküljega võrreldes negatiivne laeng. Kui aktsioonipotentsiaali signaal liigub üle aksoni, põhjustab see raku depolariseerumist või positiivsema laengu. Pärast signaali lõppu läbib rakk repolarisatsiooni, kus see naaseb oma esialgsele negatiivsele polarisatsioonile.
Neuron koosneb somast ehk rakukehast, millest dendriidid ulatuvad välja nagu puuoksad. Neuroni ühes otsas on pikk kaabel, mida nimetatakse aksoniks ja mis lõpeb sünaptiliste nuppudega. Ergutavad ja inhibeerivad signaalid liiguvad teistelt neuronitelt dendriitidesse ja rakukehasse ning need signaalid summeeritakse aksoni künkas, mis jääb vahetult enne aksoni algust. Need signaalid võivad rakku hüperpolariseerida või depolariseerida. Repolarisatsioon viib raku tagasi puhkeolekusse.
Neuronite hüperpolarisatsioon, depolarisatsioon ja repolarisatsioon on kõik põhjustatud ioonide ehk laetud molekulide voolust rakku ja sealt välja. Kui rakk on puhkeolekus, jäävad need ioonikanalid suletuks, kuid kui membraanipotentsiaal jõuab teatud punktini, mida nimetatakse lävipotentsiaaliks, siis need avanevad. Rakukeha saab sõnumeid teistelt rakkudelt, mis kas depolariseerivad või hüperpolariseerivad raku, ja kui piisavalt sõnumeid saabub, saavutab rakk lävipotentsiaali.
Kui lävipotentsiaal on saavutatud, avanevad kaaliumi- ja naatriumikanalid, mis võimaldavad positiivselt laetud kaaliumi- ja naatriumioonidel siseneda rakku. Samal ajal võimaldavad kloriidikanalid negatiivselt laetud kloriidioonidel rakust lahkuda. See põhjustab depolarisatsiooni, kus rakk on vähem negatiivselt laetud kui puhkeolekus.
Pärast seda, kui aktsioonipotentsiaal raku depolariseerib, alustab see repolarisatsiooni protsessi. Naatriumi- ja kaaliumikanalid sulguvad, blokeerides positiivselt laetud ioonide sisenemise rakku. Samal ajal naasevad negatiivselt laetud kloriidioonid rakku.
Repolarisatsiooni esimest osa nimetatakse refraktaarseks perioodiks ja sellel faasil on kaks etappi, absoluutne refraktaarne periood ja suhteline tulekindel periood. Absoluutsel tulekindlal perioodil keeldub rakk genereerimast teist aktsioonipotentsiaali. Suhtelise tulekindla perioodi jooksul on rakul võimalik genereerida teist aktsioonipotentsiaali, kuid selleks kulub tavapärasest suurem signaal. See tulekindel repolarisatsiooniperiood tekib seetõttu, et pärast aktsioonipotentsiaali möödumist toimub raku hüperpolarisatsioon kaaliumiioonide sissevoolu tõttu.