В состоянии покоя вся внутренняя поверхность мембраны нервного волокна несет отрицательный заряд, а наружная сторона мембраны – положительный. Электрический ток между внутренней и наружной стороной мембраны не протекает, так как липидная мембрана имеет высокое электрическое сопротивление.
Во время развития потенциала действия в возбужденном участке мембраны происходит реверсия заряда (рис. А). На границе возбужденного и невозбужденного участка начинает протекать электрический ток (рис. Б). Электрический ток раздражает ближайший участок мембраны и приводит его в состояние возбуждения (рис. В), в то время как ранее возбужденные участки возвращаются в состояние покоя (рис. Г). Таким образом, волна возбуждения охватывает все новые участки мембраны нервного волокна.