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 .
뇌줄기
시상은 시상 하부 위쪽의 큰 부분을 차지하며 다수의 신경핵(신경 세포 집단)이 존재한다. 여기는 지각의 중계소로, 온몸의 피부로부터 오는 지각 신경은 일단 여기에서 끝나며 여기에서 비로소 출발하는 신경이 대뇌 피질의 지각령에 연락한다. 그 때문에 피부에서 오는 정보는 지각령에 도달하여 의식되기 전에 시상에서 다른 기관, 예를 들면 근육 등으로 보내져 신속하게 목적에 부합된 반사적 행동을 일으킬 수 있다. 시상에서는 이미 어떤 감각이 의식된 듯하며, 막연한 쾌·불쾌 등은 대뇌 피질에 도달하지 않아도 시상에서 일어난다고 볼 수 있다. 시각·청각의 중계소인 슬상체(膝狀體)는 시상 바로 옆에 있으며, 넓은 의미에서는 시상의 일부로 간주되므로 시상은 인간의 중요한 정보 수집 경로의 모든 중계소라고 할 수 있다.