신경 세포
모든 신경 세포는 전기적인 흥분성을 띈다. 신경 세포는 이온 통로, 이온 펌프등을 이용하여 나트륨, 칼륨, 칼슘, 염소이온들을 세포막 안과 밖의 농도차를 만들어 막전위를 형성한다. 신호가 오기 전 일상적인 상태의 막전위를 휴지 전위(-70mv)라고 하며, 신경 세포에 역치(-55mv) 이상의 자극이 가해질경우 활동전위(+40mv)에 도달하여 탈분극이 이루어진다. 탈분극이 일어난 후 통로의 개폐로 재분극 상태가 되어 다시 휴지 전위로 돌아가게 된다 .
불응기
막전위가 최고치로부터 안정치로 되돌아 오는 동안에 세포들은 새로운 활동전위를 생성하지 못한다. 왜냐하면 아주 짧은기간 동안 세포가 재흥분발사에 저항하기 때문이다. 즉 신경세포는 활동전위가 발생되고 난 후 약 0.001초 동안 반응을 하지 않는 불응기란 시기가 있다. 활동 전위가 인접한 지역으로 전파되어 가는 동안 역방향으로 활동 전위가 발생하지 않는 것은 이 불응기가 있기 때문이다. 불응기는 두 단계가 있는데 첫 번째 단계를 절대불응기(absolute refractory period)라 하며, 두 번째 단계를 상대불응기(relative refractory period)라 한다. 절대불응기 동안에는 아무리 강한 자극을 가해도 결코 막전위가 발생되지 않는다. 그러나 상대불응기 동안에는 정상 역치보다 더 강한 자극을 가하면 활동전위가 발생된다. 이것은 이 두 불응기가 일어나는 원인이 다르다는 것을 의미한다. 전압 의존성 Na+ 통로는 한번 열리고 나면 1~2 밀리초 동안에는 높은 전압이 걸려도 다시 열리지 않는다. 이러한 성질은 Na+ 통로에 두 종류의 개폐구가 있기 때문인데, 하나는 활성 개폐구, 또다른 하나를 불활성 개폐구라고 한다. 휴지 상태에서는 Na+ 채널의 활성 개폐구가 닫혀 있고 불활성 개폐구는 열려있는 상태로 있다. 그러다가 세포막이 탈분극되어 역치에 도달하면 활성 개폐구가 먼저 반응하여 Na+ 채널이 열리면 외부의 Na+이 유입된다. 활동 전위가 최대값에 도달하면 이번에는 불활성 개폐구가 닫히면서 Na+의 유입을 차단하게 되는데 활동 전위가 최대값에 도달했을 때부터 1~2 밀리초 이후에 불황성 개폐구가 저절로 열리게 되기까지의 시기가 '절대 불응기'시기이다. 불활성 개폐구가 다시 열리게 되면 반대로 활성 개폐구가 닫히고 다시 활동 전위를 생성할 수 있게 된다. 하지만 이 시기에는 전압 의존성 K+ 통로가 열려 안쪽의 K+이 유출됨으로써 과분극을 유발하여 다시 역치 이상에 도달하기 위해서는 정상보다 더 큰 자극이 필요한데 이 기간이 '상대 불응기'이다. 이런 차이로 인해 이렇게 다른 종류의 불응기가 존재하는 것이다.