Чим складніші завдання вирішує мозок, тим більша кількість нейронів йому необхідно. Однак вся маса нейронів повинна поміститися в обмеженому черепом і хребетним каналом просторі, а тому нервові клітини повинні бути невеликими, а їх відростки - досить тонкими. Але, як відомо, чим тонше і довше провідник, тим більший опір він надасть поширювався по ньому струму. Чинне напруга в нейроні (V) не може бути більше, ніж амплітуда потенціалу дії, тобто приблизно 100-120 мВ, а струм (I), відповідно до закону Ома, прямо пропорційний напрузі і обернено пропорційний опору: I = V / R
З цього випливає, що потенціал дії звичайним для проведення електрики способом не може поширюватися далеко. Дуже тонка мембрана аксона, оточена електропровідною середовищем, має дуже високу ємність, що гальмує поширення електричного сигналу. Якщо сказати простіше: тонкий цитоплазматичний відросток - це дуже поганий провідник. Але, незважаючи на це, потенціали дії поширюються по аксону з високою швидкістю, що досягає 100 м / с. Як це відбувається?
Коли в збудженому ділянці мембрани підвищується натрієва проникність і виникає потенціал дії, починається електротонічних поширення позитивних зарядів до збудженому ділянці - цей процес являє собою круговий струм. Такий струм деполяризує ще не порушували сусідню ділянку, а коли ця деполяризація досягне порога - виникне потенціал дії. Тепер уже ця ділянка стає джерелом кругового струму, що діє на наступну область мембрани, тепер уже в цій області виникне потенціал дії, всі параметри якого будуть стандартними для даного типу нейрона.
Слідом за підвищенням натрієвої проникності в процесі формування потенціалу дії посилюється струм калію з клітки. Разом з калієм з клітки йдуть позитивні заряди і відновлюється колишнє значення мембранного потенціалу. При будь-якій довжині аксона амплітуда потенціалів дії всюди виявляється незмінною, оскільки в кожній окремій ділянці аксона вони формується фактично заново. У фізіологічному сенсі це важливо тому, що сталість сигналу означає передачу інформації по аксону без спотворень.
У міелінізірованних аксонах круговий струм поширюється до сусіднього перехоплення, де і виникає потенціал дії. Щільність натрієвих каналів в перехоплення Ранвей набагато вище, ніж у звичайній неміелінізірованнимі мембрані і прийшов сюди електротоніческі круговий струм легко деполяризує перехоплення до порогового значення. З'явився внаслідок цього потенціал дії служить джерелом кругового струму для наступного перехоплення.
Проведення збудження в нерві або м'язі можна зареєструвати за допомогою позаклітинних електродів, прикладених до двох різних точок їх поверхні і сполученим з апаратурою. При поширенні потенціалу дії мембрана по черзі деполяризуется спочатку під ближнім до джерела збудження електродом, а потім - під далеким. І в тому, і в іншому випадку між електродами реєструється різниця потенціалів, оскільки один з них буде перебувати на деполярізованнимі, а значить електронний торгівельний зовні мембрани ділянці, а другий - в інтактною електропозитивний точці, де збудження ще не почалося, або вже закінчилося.
Реєстрація проходять по мембрані потенціалів дії за допомогою двох електродів називається біполярної. При такому способі реєструються дві фази потенціалу дії: позитивна і негативна. Якщо розташований під одним з електродів ділянку зробити невозбудімості (для цього можна подіяти на нього будь-яким анестезуючу речовиною, наприклад, новокаїном), то залишиться тільки одна фаза потенціалу дії. Таке відведення називається уніполярним (або монополярним).
При деяких аутоімунних і вірусних захворюваннях миелиновая оболонка руйнується, що призводить до численних неврологічних порушень, аж до повної втрати деяких функцій; при цьому може порушуватися і емоційна діяльність, і інтелект. Прикладом демієлінізуючих захворювань може служити розсіяний склероз.
Виникнення електричних сигналів пов'язано з властивостями клітинної мембрани. Мембранні насоси створюють концентраційні градієнти іонів. Відкриті в спокої іонні канали для калію дозволяють йому виходити з клітки і, тим самим, створювати мембранний потенціал спокою, близький до рівноважного потенціалу для калію. У разі його зменшення до порогового значення відкриваються потенціалзалежні канали для натрію і відбувається саморегенерірующая деполяризация, значення мембранного потенціалу стає позитивним, Це викликає закриття натрієвих каналів, які на час инактивируются. Вихід ток іонів калію відновлює колишнє значення мембранного потенціалу. Виникнення потенціалу дії викликає поява кругового електричного струму, який деполяризує сусідню ділянку мембрани до порогового значення. У зв'язку з цим потенціал дії поширюється по аксону без зменшення амплітуди.