Een actiepotentiaal is een korte elektrische puls die langs het axon van een neuron beweegt, waardoor het neuron met andere cellen kan communiceren. Het actiepotentiaal wordt veroorzaakt door de beweging van natrium- en kaliumionen door het neuronale membraan. Wanneer een neuron in rust is, is de binnenkant van het membraan negatief vergeleken met de buitenkant. Dit komt door het feit dat er meer natriumionen buiten de cel zijn dan binnen de cel, en omgekeerd voor kaliumionen. Wanneer een actiepotentiaal wordt geactiveerd, gaan de natriumkanalen in het membraan open, waardoor natriumionen de cel binnen kunnen stromen. Dit zorgt ervoor dat de binnenkant van het membraan positief wordt, wat op zijn beurt ertoe leidt dat de kaliumkanalen openen. Kaliumionen stromen vervolgens de cel uit en herstellen de negatieve lading in het membraan. Het actiepotentiaal reist vervolgens door het axon en herhaalt dit proces totdat het de synaps bereikt. Bij de synaps veroorzaakt het actiepotentiaal de afgifte van neurotransmitters, dit zijn chemische boodschappers die het signaal naar andere cellen doorgeven.