Зміни мембранного потенціалу мембран нервових і м'язових клітин, що виникають при проходженні електричного струму через мембрану, умовно поділяють на пасивні (електротонічних) і активні. Електротонічних зміни потенціалу залежать від електричної ємності і електричного опору самої мембрани. Активні відповіді мембрани - локальні відповіді і потенціали дії - обумовлені молекулярними перебудовами мембрани, які розвиваються після дії електричного стимулу і призводять до змін проникності каналів для іонів натрію.
Електротонічних потенціали здатні змінювати величину порогового потенціалу і відповідно підвищують або зменшують збудливість мембрани. Після припинення дії подразника мембранний потенціал повертається до вихідного стану. Зміни потенціалу спокою під впливом постійного струму називаються електротон [анелектротон в області анода; кателектротон - в області катода]. Пасивні, електротонічних зміни потенціалу мембрани, що викликаються деполярізуется струмом, при наближенні його сили до порогової породжують активну подпороговую електричну реакцію - локальний відповідь. Активний локальний відповідь підсумовується з електротонічних потенціалом і добре виявляється при стимуляції нервового волокна серіями коротких поштовхів струму. Локальний відповідь має більш високу амплітуду в порівнянні з електротонічних потенціалом. За властивостями локальний відповідь відрізняється від електротонічних потенціалу. У той час як амплітуда електротонічних потенціалу прямо пропорційна силі струму, локальний відповідь нелінійно залежить від сили стимулу і зростає по S-подібної кривої, продовжує наростати деякий час після закінчення викликав його стимулу. Збудливість волокна при локальному відповіді зростає. По ряду властивостей локальний відповідь наближається до потенціалу дії. Здатний до самостійного розвитку: спочатку до наростання, а потім до зниження після закінчення викликав його стимулу. Однак від потенціалу дії локальний відповідь відрізняється тим, що:
1) не має чіткого порога виникнення,
2) не супроводжується абсолютною рефрактерностью, збудливість під час локального відповіді зазвичай підвищена,
3) здатний до сумації при нанесенні другого підпорогового стимулу на тлі відповіді від попереднього роздратування,
4) не підкоряється правилу "все або нічого".
У порівнянні з електротонічних потенціалом активні зрушення потенціалу (локальний відповідь і потенціал дії) характеризуються збільшенням проникності іонних каналів мембрани, мають більш високу амплітуду. При локальному (місцевому) відповіді амплітуда пропорційна силі стимулу, абсолютна величина відхилення його від потенціалу спокою дорівнює 10 - 15 мв. Різниця між мембранним потенціалом спокою і критичним рівнем деполяризації (КУД) називається пороговим потенціалом (порогом деполяризації). Зміна порогового потенціалу (різниця між потенціалом спокою - 70 мв і критичним рівнем деполяризації, що дорівнює приблизно - 50 мв) більш, ніж на 50 - 75% його величини супроводжується виникненням потенціалу дії. Критичний рівень деполяризації - це та величина деполяризаціїмембрани, при досягненні якої розвивається потенціал дії в результаті активації натрієвих іонних каналів. Кількісно вимірюється абсолютною величиною деполяризації (в мВ), при якій локальний відповідь переходить в потенціал дії (наприклад -50 мв при потенціалі спокою, що дорівнює -70 мВ). Це величина, на яку потрібно змінити потенціал спокою для виникнення потенціалу дії. Величиною порогового потенціалу можна характеризувати збудливість клітини. При тривалій дії деполяризующего постійного струму відбувається інактивація натрієвих каналів і активації калієвих каналів, критичний рівень деполяризації підвищується. Різниця між потенціалом спокою і КУД зростає, збільшується поріг, отже, збудливість зменшується. Мікроелектродние дослідження показують, що при тривалій дії дратівної струму, поряд зі збільшенням КУД, зменшується крутизна наростання і амплітуда потенціалу дії. Таке зниження збудливості нервового волокна при тривалій і сильною деполяризації отримало назву катодіческой депресії (Вериго - на прізвище дослідника, який описав це явище).
Збудливість мембрани змінюється в залежності від фази потенціалу дії. Вимірюється збудливість здатністю відповісти на тестуючі стимули різної сили. При локальному відповіді збудливість зростає (мембрана деполяризуется, пороговий потенціал зменшується, наближаючись до величини критичного рівня деполяризації (КУД)). Тому потрібна менша сила стимулу для отримання потенціалу дії. Під час піку потенціалу дії мембрана повністю втрачає возбудімость- абсолютний рефрактерний період. Причина його-повна інактивація натрієвих каналів і підвищення калієвої провідності. Реполяризації мембрани призводить до реактивації натрієвих каналів і зниження калієвої провідності. Це період відносної рефрактерності. під час цієї фази збудливість зростає. При наявності слідової деполяризації (негативний слідової потенціал) збудливість підвищена (супернормальний період). Следовая гиперполяризация (позитивний слідової потенціал) супроводжується зниженою збудливістю - субнормальний період.