I tessuti animali sono essenzialmente formati da cellule in intimo contatto fra loro, separate solamente da una soluzione nella quale sono immerse. Il liquido contenuto all\'interno della cellula (intracellulare) e quello esterno che la avvolge (interstiziale) sono costituiti per lo più da acqua e contengono ioni all\'incirca alla medesima concentrazione.
Una sottile membrana separa il liquido interstiziale da quello intracellulare permettendo però uno scambio fra i liquidi stessi, attraverso dei pori detti canali ionici, di un certo numero di ioni. Il corpo umano, come ben si capisce, si può quindi ritenere in gran parte composto da una soluzione acquosa di ioni (atomi o gruppi di atomi che perdono o acquistano elettroni, chiamati cationi, se hanno perso elettroni oppure anioni, se hanno acquistato elettroni), positivi e negativi, Na+, K+ ,Cl – e A-, questi ultimi di fosfati o diorigine proteica.
Fra i due liquidi è presente una differenza di potenziale che produce due processi di trasporto attraverso la membrana, permeabile ad alcuni ioni, uno dovuto alla diffusione l\'altro dovuto alla presenza del campo elettrico. Nel primo caso gli ioni migrano dal liquido a maggior concentrazione a quello a concentrazione minore mentre nel secondo caso il campo elettrico determina lo spostamento degli ioni positivi dai punti a potenziale maggiore a quelli a potenziale minore e di quelli negativi in senso opposto.
I versi dei due movimenti sono descritti in figura 1: da frecce nere quando dipendono dall\'azione del campo elettrico e da frecce rosse quando dipendono dalla differenza di concentrazione. In condizioni di equilibrio, il flusso complessivo attraverso la membrana deve essere nullo per ogni specie di ione. Se questo è vero per gli ioni K + e Cl - , per i quali il movimento avviene in senso opposto, non lo è invece né per gli ioni A - né per gli ioni Na + . Per i primi si è dimostrato che la membrana è praticamente impermeabile e quindi la situazione di diversa concentrazione può mantenersi per un tempo indefinito.
Per gli ioni Na + è invece opinione comune che si attivi un\'azione di pompaggio biochimico (detto pompa sodio-potassio) attraverso la quale gli ioni sodio vengono espulsi fuori dalla cellula, mantenendo in tal modo costanti i valori delle concentrazioni. In condizioni normali, nella maggior parte delle cellule si nota un\'eccedenza di cariche negative sulla faccia interna della membrana e una concentrazione di cariche positive sulla parte esterna.
Il liquido all\'interno della cellula viene quindi a possedere un potenziale, detto potenziale di riposo, negativo rispetto al liquido che si trova all\'esterno. Nei mammiferi le cellule del sistema nervoso centrale presentano una differenzia di potenziale ( Fig. 2‑1 ), all\'incirca di –60 ¸ –70 mV, che si mantiene indefinitamente, piuttosto elevata se si considerano le piccole dimensioni della cellula.
La membrana cellulare, separando cariche elettriche, si comporta come un condensatore anche se, non essendo perfettamente isolante, presenterà una certa resistenza elettrica. Il modello elettrico semplificato delle cellule umane può essere rappresentato da un condensatore C in parallelo con una resistenza R m e da un generatore di tensione V R che rappresenta il potenziale di riposo determinato dalla diversa concentrazione di ioni nella cellula (figura 2).
