Membran potansiyeli

Çeper potansiyeli (zar voltajı olarak da bilinir) biyolojik hücrenin içi ve dışı arasındaki elektrik potansiyel farkıdır. Dış kısım için bu potansiyel değeri genellikle -40 mV ile -80mV arasındadır.
Bütün hayvan hücreleri içinde protein bulunduran çift katlı lipit katmanının oluşturduğu hücre zarıyla sarılıdır ve bu zar iyon hareketlerine karşı yalıtkan bir difüzyon bariyeri görevi görür. İyon taşıyıcı proteinler iyonları aktif olarak hücre duvarının içine iter ve duvar boyunca bir yoğunluk meyiline sebep olur. İyon kanalları iyonların bu meyil doğrultusunda  duvar boyunca ilerlemesine izin yardımcı olur. İyon kanalları ve taşıyıcıları elektriksel olarak pil ve direnç takımına eşdeğerdir. Bu yüzden duvarın iki tarafında potansiyel fark oluşur.
Neredeyse hiçbir hücrenin (hayvan, bitki ve mantar hücreleri de dahil) zar potansiyeli sıfır değildir. Genellikle hücrenin iç tarafı dış tarafa göre negatiftir ve -40 mV ile -80 mV arasında değişen bir voltaja sahiptir. Zar voltajının iki temel fonksiyonu vardır. Birincisi, hücre duvarının içindeki moleküler araçlara güç vererek hücrenin pil işlevi görmesini sağlar. İkincisi, nöronlar ve kas hücreleri gibi elektriksel olarak uyarılabilen hücrelerde, hücrenin farklı parçaları arasındaki iletim sinyalleri olarak kullanılır. Bu sinyaller iyon kanallarının açılması ya da kapanmasıyla oluşan potansiyel değişiklik sayesinde üretilir. Elektrik alandaki bu değişiklik uzaktaki iyon kanallarını bile etkileyebilir ve onların da açılıp kapanarak sinyal üretmesine sebep olabilir.
Uyarılamayan hücrelerde ve uyarılabilen hücrelerin temel durumlarında, zar potansiyeli neredeyse sabittir ve bu duruma dingin potansiyel denir. Nöronların dingin potansiyeli genellikle -70, -80 milivolt aralığındadır ve iç tarafındaki negatif temel voltajı o voltajın onda birinden daha azdır. İyon kanallarının açılıp kapanması, dingin potansiyel durumundan çıkılmasına sebep olabilir. Eğer iç taraftaki potansiyel arttıysa (örneğin -70 mV, -60 mV arası) buna depolarizasyon (kutupsuzlaşma), eğer azaldıysa ( örneğin -70 mV, -80 mV arası) buna hiperpolarizasyon denir. Uyarılabilen hücrelerde, çok büyük depolarizasyonlar kutupların ters dönmesine sebep olan, zar potansiyelini çok hızlı ve art arda değiştirebilen (milisaniyenin yüzde biri gibi) aksiyon potansiyeline sebep olabilir. Aksiyon potansiyeli voltaja duyarlı iyon kanallarının aktifleşmesiyle üretilir.
Nöronlarda zar potansiyeline etki eden faktörler değişkendir. Oldukça fazla sayıda iyon kanalı bulundururlar ve bunlardan bazıları kimyasala, bazıları voltaja duyarlıdır. Voltaja duyarlı iyon kanalları mambran potansiyeli tarafından kontrol edildiği için, mambran potansiyelinin kendisi de bu kanallardan etkilendiğinde, geri besleme döngüsü aksiyon potansiyeli gibi titreşen  ve yeniden üretilebilir kompleks temporal dinamiklerin artışına sebep olur.

Fiziksel temeli

Membran potansiyeli iki temel faktörden meydana gelir; difüzyon ve elektriksel kuvvet. Elektriksel kuvvet zıt yüklü parçacıkların birbirini çekip aynı yüklülerin itmesiyle oluşur. Difüzyon ise parçacıkların yüksek yoğunluklu bölgelerden düşük yoğunluktaki bölgelere geçme eğilimiyle meydana gelir (termal enerji sayesinde).

Voltaj

Voltaj, yani elektriksel potansiyel farkı, elektrik akımının dirençten geçebilme kabiliyetidir. Voltajın daha basit tanımı Ohm yasası tarafından yapılabilir: V=IR. Burada V voltaj, I akım, R ise dirençtir. Eğer bir devrede pil gibi bir voltaj kaynağı varsa, bu kaynağın voltaj yüksekliği direnci aşan daha fazla akım anlamına gelir. Voltaj sadece iki nokta arasında potansiyel fark olduğu zaman işlevseldir. Tek bir noktadaki voltajın herhangi bir işlevi yoktur. Elektronikte geleneksel olarak devredeki rastgele elemanlardan birine sıfır voltaj atanıp diğer elemanların voltajı bu sıfır noktasındaki elemana göre ölçülür. Devredeki bir elemanı sıfır noktası seçmenin o eleman için bir anlamı yoktur devrenin işlevi tek başına voltaja bağlı değildir. Ayrıca çoğu durumda sıfır noktası devrenin topraklama kısmı olarak kabul edilir.
Aynı prensip hücre biyolojisindeki voltaj için de geçerlidir. Elektriksel olarak etkin dokunun potansiyel farkı, dokunun herhangi iki noktasına batırılan elektrotlar sayesinde ölçülür. Mesela elektrotlardan biri hücrenin içine diğeri dışına takılıp sonra da bu elektrotlar bir voltmetreye bağlanıp değer okunur. Hücrenin dış tarafı sıfır noktası kabul edilir ve potansiyel farkın işaretine içerideki potansiyelin dışarıya göre ölçümüyle karar verilir.
Matematiksel olarak voltajın tanımı elektrik alanı (E) ile başlar. Birçok durumda elektrik alanı korunumlu alandır ve voltajın skaler fonksiyon eğimi olarak yazılabilir; E = –∇V. Bu skaler büyüklük voltaj dağılımını gösterir. Mutlak değerli voltajın bir anlamı yoktur çünkü tanım integral içerir. Genellikle eğer manyetik alanın çok fazla etkisi yoksa, elektrik alanı korunumlu alan kabul edilir ve bu biyolojik dokular için de işe yarar.
Elektrik alanı voltajın dağılım eğimi olduğu için küçük bir bölgedeki hızlı voltaj değişimleri, şiddetli elektrik alanı anlamına gelir. Tam tersi eğer voltaj büyük bir alanda yaklaşık olarak aynı değere sahipse bu bölgedeki elektrik alan çok zayıf olur. Güçlü elektrik alan, güçlü voltaj eğimi demektir ve dolayısıyla bölgedeki yüklü parçacıklara şiddetli bir kuvvet uygulanır.

İyonlar ve hareketlerini yönlendiren kuvvetler

Biyolojik organizmalarda elektrik sinyalleri genellikle iyonlar tarafından taşınır. Aksiyon potansiyeli için en önemli katyonlar sodyum (Na⁺) ve Potasyumdur (K⁺). İkisi de tek bir pozitif yük taşıyan tek değerli katyonlardır. Ayrıca  kalsiyum (Ca²⁺) da iki tane pozitif yük taşıyan çift değerli bir katyon olarak aksiyon potansiyelinde rol alabilir. Klorür anyonu (Cl⁻) ise bazı Alglerde aksiyon potansiyelindeki en önemli role sahiptir ama hayvanlardaki önemi yok denecek kadar azdır. 
Hücre zarındaki iyon geçişi iki etki altında gerçekleşir: difüzyon ve elektrik alanı. Mesela, A ve B isimli iki çözeltinin geçirgen olan gözenekli (porlu) bir bariyerle ayrıldığını düşünelim. Bu iki çözelti aralarındaki yoğunluk farkından dolayı zamanla karışacak ve iki eş çözelti oluşacak. Yüksek yoğunluktaki bölgeden düşük yoğunlukluya doğru bir difüzyon gerçekleşecek. Örneği genişletecek olursak, A çözeltisi 30 tane sodyum ve 30 tane klorür iyonu barındırsın, B çözeltisi de 20 sodyum ve 20 klorür. Aradaki bariyerin iki iyon tipini de geçirebildiğini farz edersek, son durumda iki çözeltide de 25 sodyum ve 25 klorür iyonu olacak. Eğer bariyerdeki porlar iyonlara göre seçiciyse sonuç daha farklı olur. Örneğin önceki bariyerin sadece sodyum iyonlarına karşı geçirgen olduğunu düşünelim. Bu sefer sodyum iyonları yüksek yoğunluktaki bölgeden düşük yoğunluktakine geçecek, yani A'dan B'ye. Bunun sonucunda B çözeltisindeki sodyum birikimi klorürden fazla olacak, tersi şekilde A çözeltisindeki klorür sayısı sodyum sayısından daha fazla olacak.
Yani B çözeltisinde pozitif yüklü iyonların sayısı negatif yüklülerden daha fazla olacak ve çözelti pozitif yüklenmiş olacak. Aynı şekilde A çözeltisinde negatif yüklü iyonların sayısı fazla olacağından, negatif yüklenmiş olacak. Zıt yükler birbirini çektiğinden, iyonlar bu sefer elektrik alanından etkilenmeye başlayacak ve pozitif sodyum iyonlarının B'ye gitmesi daha da zor olacak. Bu noktada difüzyon ve elektrik alanı birbirini dengelemeye başlayacak ve denge potansiyelini oluşturacak, iyon geçişi tamamen duracak.

Plazma zarları

Her hayvan hücresi, içinde birçok molekül içeren çift katlı lipit katmanından oluşun plazma zarıyla kaplıdır. Bu zar lipitten (yağ) oluştuğu için doğal olarak yüksek elektrik direncine sahiptir. Diğer bir deyişle düşük iyon geçirgenliğine sahiptir. Fakat zar içindeki bazı moleküller iyonların geçişini sağlayabilir ya da onları geçirecek kanalları açabilir. .
Elektrik terminolojisine göre hücre zarı direnç ve kapasitör fonksiyonu görür. Direnç, zarın yük hareketini engellemesinden doğar. Kapasite (sığa) ise çok ince olan lipit katmanının dışarıdaki ve içerideki zıt yüklü parçacıkların birbirini çekmesine olanak verecek kadar ince olmasıdır. Zarın kapasitesi içerdiği moleküllerden etkilenmez ve bu yüzden yaklaşık olarak 2 µF/cm2 civarı sabit bir değere sahiptir (zar parçasının toplam kapasitesi alanıyla doğru orantılıdır). Saf yağ katmanının iletkenliği çok düşüktür ama biyolojik durumlarda her zaman başka moleküller tarafından bu yalıtkanlık baskılanır. Bu yüzden zarın kapasitesi neredeyse sabittir ve direnci oldukça değişkendir.
Hücre zarının kalınlığı yaklaşık olarak 7-8 nanometre civarındadır. Çok ince olduğu için içerisinden çok güçlü bir elektrik alanı yaratacak kadar voltaj geçiremez. Tipik bir hayvan hücresinin membran potansiyeli 100 milivolt civarındadır (voltun onda biri) ama hesaplamalar gösteriyor ki hücre zarı taşıyabileceği maksimum elektrik alanı taşıyor (voltaj farkı elektriksel kırılıma sebep olabilecek 200 milivolttan çok daha yüksek çıktı).

Kolaylaştırılmış difüzyon ve taşıma

Lipit tabakasının direnci çok yüksek olmasına rağmen zar içindeki bazı yapılar aktif ya da pasif olarak iyon geçişine yardım edebilir. Bu mekanizmaya kolaylaştırılmış taşıma ya da kolaylaştırılmış difüzyon denir. Kolaylaştırılmış difüzyonda en büyük rolü ikisi de proteinden oluşan,iyon kanalları ve iyon pompaları oynar. İyon kanalları iyonların geçebileceği küçük geçitler açar ve çoğu durumda bu geçitler sadece belirli iyonları geçirir (kimi zaman iyonların yönleri de bu durumu etkiler). İyon pompaları ise -taşıyıcı proteinler olarak da bilinir- aktif olarak bazı spesifik iyonları taşır. Bazı durumlarda metabolik süreçle üretilen enerjiyi de kullanır. 

İyon pompaları

İyon pompaları aktif taşıma yapan -iyon pompalamak için ATP (hücresel enerji) kullanmak gibi-  integral proteinleridir. Bu iyon pompaları içerideki ve dışarıdaki yoğunluğu değiştirerek işini yapar. Aksiyon potansiyeliyle en çok ilgisi olan iyon pompası dışarı üç sodyum iyonu bırakıp içeri 2 potasyum iyonu alarak çalışan sodyum-potasyum pompasıdır. Bunun sonucunda, nöronun içindeki potasyum K⁺ iyonlarının yoğunluğu dışarıdaki yoğunluğun 20 katına ulaşırken dışarıdaki sodyum yoğunluğu da içerinin 9 katına yaklaşır.   Benzer biçimde, kalsiyum, klorür ve magnezyum gibi diğer iyonlar da nöronun içinde ve dışında farklı yoğunluklara sahip olur. 
İyon pompası aksiyon potansiyelini sadece hücre içinde ve dışında yakın yoğunluk yaratarak etkiler. Aksiyon potansiyeli iyon pompasından daha çok iyon kanallarının açılıp kapanmasında yer alır. Eğer iyon pompasının enerji kaynağı biterse ya da ok zehri (ouabain) gibi bir inhibitörle (engelleyici) karşılaşırsa, aksonlar genlikleri çok çok azalıncaya kadar binlerce aksiyon potansiyeli ateşlemeye devam edebilirler.  Bilhassa, aksiyon potansiyelinden sonra iyon pompalarının pek hücre zarının kutuplaşmasında pek bir önemi kalmıyor.  
Membran potansiyelinin üretimindeki en büyük pay sodyum-potasyum pompasına aittir. Bu mekanizma membran içinde bulunan ve zardan soyum ve potasyum geçişini sağlamak için ATP'den enerji üreten bir protein kompleksidir. Her bir döngüde içerideki üç sodyum iyonu dışarıdaki iki potasyum iyonuyla değiştirir. Eğer iki iyonun da sayıları aynıysa, pompa elektriksel olarak nötrdür ama değişim üçe iki olduğundan, her döngüde içeriden dışarıya bir tane pozitif yük verilir ve böylelikle pozitif voltaj farkı yaratılır. Pompanın üç etkisi vardır: (1) dışarıdaki sodyum yoğunluğunu arttırıp, içeridekini düşürür; (2) içerideki potasyum yoğunluğunu arttırıp, dışarıdakini düşürür; (3) içerideki voltajı dışarıya göre negatif hale getirir.
Sodyum-potasyum pompası işlem sırasında göreceli olarak yavaştır. Eğer başlangıçta hücrenin her yerindeki potasyum ve sodyum yoğunluğu aynıysa pompanın denge durumuna getirmesi saatler alır. Sodyum-potasyum pompası devamlı çalışır ama pompalanabilen sodyum ve potasyum sayısı azaldıkça etkisi zamanla azalmaya başlar.
Fonksiyonel olarak önemli olan diğer iyon pompası ise sodyum-kalsiyum pompasıdır. Dışarıdan üç sodyum iyonu alıp dışarıya bir tane kalsiyum iyonu vermesi dışında çalışma yöntemi sodyum-potasyum pompasıyla aynıdır. Net yük akışı içeriye doğru olduğu için pompa inişli çalışır ve bu yüzden membran voltajı dışında herhangi bir enerji kaynağı gerektirmez. Sodyum-kalsiyum pompasının en önemli etkisi kalsiyumun dışarı pompalanması. Kalsiyum ve sodyumun yoğunluk farkı çok olduğu için dışarıdaki sodyumların kendiliğinden akışı sağlanır ama sodyum-potasyum pompasında bu etki diğerine göre yok sayılacak kadar azdır. Sodyum-kalsiyum pompasının çalışması sonucu hücre içindeki kalsiyum yoğunluğu çok düşer ve hücre dingin duruma ulaşır.

İyon kanalları

İyon kanalları iyonların hücre dışından içine doğru ilerleyebilmesini sağlayan porlu integral zar proteinleridir. Çoğu kanal spesifik bir iyonu geçirmek için özelleşmiştir. Mesela potasyum kanalları, aynı yüke sahip olup sadece biraz çap farkı olan sodyum ve potasyumu ayırıp potasyumu geçirir. Kanal porları iyonları sadece tekli sıra halinde geçirecek kadar küçüktür.  Birçok kanal çeşitli alt iletkenlik seviyesine sahip olmasına rağmen, iyon geçişine kapalı da olabilir açık da. Bir kanal açıkken, yoğunluk farkından dolayı iyonlar porlardan geçip hücrenin içine sızar. İyonik akım oranı -mesela tek kanallı akım genliği- maksimum kanal iletkenliği ve membran potansiyeliyle geri dönüm potansiyeli arasındaki farktan oluşan elektrokimyasal kuvvet tarafından belirlenir. 
Kanallar proteinlerin farklı yapılarına göre farklı durumlarda olabilir ama her halukarda açık ya da kapalıdırlar. Genellikle, kapalı durumda porlar büzüşür ve iyon geçişine müsaade etmez ya da proteinin bazı kısımları poru tıkar. Örneğin, voltaja bağlı kanallarda protein parçası porun içine girip açıklığı kapatır ve kanalı inaktive eder.  Bu inaktivasyon sodyum akışını durdurur ve aksiyon potansiyelinde büyük rol oynar.
İyon kanalları çevresel faktörlere verdikleri tepkilerle sınıflandırılabilir. Örneğin, aksiyon potansiyelinde yer alan voltaja bağlı iyon kanalları zardan geçen voltaja göre açılıp kapanır. Liganda bağlı kanallar ise nörotransmitter gibi ligand moleküllerinin bağlanmasına bağlı olarak açılıp kapanır. Diğer kanal türlerinin bazılar mekanik kuvvetlerle açılıp kapanır, bazıları ise (sensör nöronları gibi) ışık, sıcaklık ve basınçla açılıp kapanır.

Sızıntı kanalları

Sızıntı kanalları iyon kanallarının en basit türüdür. Geçirgenlikleri aşağı yukarı sabittir. Bu tür kanallar, özellikle potasyum ve klorür kanalları, nöronlar için çok önemlidir. Yine de özelliklerinin tamamen sabit olmaması dikkate alınmalıdır. Birçoğu iyi bir şekilde temas ettiğinde voltaja bağlı hale gelir diğer bir deyişle doğrultuculardır. Ayrıca bazıları liganda bağlı olmamalarına rağmen ligand tarafından kapatılabilirler.

Liganda duyarlı kanallar

Liganda duyarlı iyon kanalları (kimyasal kapılı iyon kanalları) bir ligand türü proteinin yapısına bağlandığında geçirgenlikleri oldukça artan kanallardır. Hayvan hücrelerinde bunlardan yüzlerce bulunur. Nörotransmitter reseptörler (postsinaptik bölgelerde oluşur) gibi geniş fonksiyon alt kümeleri ve onlara kapı olan kimyasal ligandlar presinaptik akson terminallerinden salınır. Bu türün bir örneği AMPA reseptörleridir. Bu reseptörler aktive edildiklerinde sodyum ve potasyum geçişini sağlayan nörotransmitter glutamik asitler için çalışır. Diğer bir örnek ise aktive edildiğinde klorür geçişini sağlayan GABA nörotransmitteri için çalışan GABA reseptörleridir.
Nörotransmitter reseptörler hücre dışında beliren ligandlar tarafından aktive edilir ama hücre içindeki etkileşimlerle kontrol edilen ligand duyarlı kanallar da vardır. 

Voltaja duyarlı kanallar

Voltaj-Kapılı iyon kanalları, ya da diğer bir deyişle voltaja duyarlı kanallar, geçirgenliği membran potansiyelinden etkilenen kanallardır. Her bir üyesi farklı bir iyon ve farklı bir voltaj değeri için özelleştiğinden büyük bir grup oluştururlar. Ayrıca birçoğu zamana da bağlıdır. Yani voltaj değişimine hemen tepki vermez biraz süre geçmesini beklerler.
Bu grubun en önemli üyelerinden biri aksiyon potansiyelinin altında yatan voltaja duyarlı sodyum kanallarıdır (bu kanallar aksiyon potansiyelinin fizyolojisiyle ilgili çalışmalarıyla nobel kazanan Alan Lloyd Hodgkin ve Andrew Huxley tarafından sınıflandırılmış oldukları için Hodgkin-Huxley sodyum kanalları olarak da bilinir). Bu kanal dingin potansiyel durumunda kapalıdır ama voltaj belli bir eşiği geçer geçmez açılır ve membran potansiyelinde ani değişime sebep olan hızlı bir sodyum iyonu akışı başlar. Aksiyon potansiyelinden kurtulmak kısmen dingin voltaj durumunda kapalı olan voltaj duyarlı kanallara bağlıdır ama kanallar aksiyon potansiyeli yüzünden meydana gelen büyük voltaj değişimi sonucu açılmış olur.

Eşdeğer devre

Elektrofizyolojistler iyonik yoğunluk farkının etkilerini, iyon kanalları ve membran kapasitesini eşdeğer devre üzerinden modeller. Bu devre sayesinde bir zar parçasının elektriksel özelliklerini ortaya koyabilirler. Eşdeğer devre her biri seri pil içeren dört paralel yol ve bir kapasitör bulundurur. Kapasite lipit katmanının özelliğine göre belirlenir ve sabit kabul edilir. Her dört paralel yol sodyum, potasyum, klorür ve kalsiyum iyonlarından gelir. Voltaj ise her bir iyonun yoğunluklarına göre belirlenir (yukarıdaki Ters potansiyele bakın). Her bir iyonik yolun iletkenliği ise iyon kanallarının geçirgenlik durumuna göre belirlenir.
Sabit iyon konsantrasyonu ve kanal iletkenliğinin sabit değerleri için, eşdeğer devre daha da azaltılabilir. Aşağıda anlatıldığı gibi, paralel pil ve kapasitör bulunduran bir devre için Goldman denklemi kullanılır. Elektrik açısından, bu bir tür RC devresidir (direnç-kapasitans devresi), ve elektrik özellikleri ise çok basittir. Herhangi bir ilk durumdan başlayan akım, bir zaman sabiti olan τ = RC ile üstel zaman fonksiyonuyla azalır, burada C  zar parçasının kapasitansı, ve R = 1/gₙₑₜ ise net direnç. Gerçekçi durumlar için, zaman sabiti genellikle 1-100 milisaniye aralığında yatar. Çoğu durumda, iyon kanallarının iletkenlik değişimi çok daha hızlı olur nu yüzden RC devresi iyi bir yaklaşım değildir ama yine de zar parçasını modellemek için kullanılan diferansiyel denklemi RC devrelerinin modifiye edimiş halidir.

Dereceli potansiyel

Yukarıda açıklandığı gibi, bir hücre zarı içinde herhangi bir noktada potansiyel hücre içi ve hücre dışı alan arasındaki yoğunluk farkıyla ve hücre zarının geçirgenliğiyle belirlenir. İyon konsantrasyonu  normalde çok hızlı bir şekilde değişmez (kalsiyum temel hücre içi yoğunluğu çok az olduğundan dolayı istisnadır, hızlı değişebilir), ama liganda duyarlı iyon kanallarının aktive edilmesiyle iyon geçirgenliği milisaniyenin çok küçük bir kısmında değişebilir. Değişim iyon kanallarının sayısı ve türüne bağlı olarak küçük de olabilir büyük de. Bu tür değişiklikler sabit genlik ve zamanı olan aksiyon potansiyelinin tersine dereceli potansiyel olarak adlandırılır.
Yukarıda verilen Goldman denkleminden de türetilebileceği gibi, belli bir iyon için artmakta olan geçirgenliğin etkisi  o iyonun membran potansiyelini ters potansiyele dönüştürebilir. Böylece, Na⁺ kanallarının açılması membran potansiyelini genellikle +100 mVcivarında olan Na⁺ ters potansiyeline doğru çeker. Aynı şekilde, K⁺ kanallarının açılması membran potansiyelini -90 mV civarına çeker ve Cl⁻ kanallarının açılması da yaklaşık -70 mV civarına çeker (birçok zarın dinginlik potansiyelidir). Membran potansiyelinin çalışma aralığı -90 mV ile +100 mV  aralığında olduğundan,  olan Na⁺ kanallarının etkisi membran potansiyeli her zaman yukarı çekmek, K⁺ kanallarının etkisi aşağı çekmek çekmek ve Cl⁻ kanallarını etkisi dinlenme potansiyeline doğru çekmektir.
Kademeli membran potansiyelleri özellikle sinapslarda üretilen nöronlar için önemlidir—tek kademeli aksiyon potansiyeli tarafından aktive edilen sinaps tarafından üretilen membran potansiyelinin geçici değişimleri postsinaptik potansiyel olarak adlandırılır. Nörotransmitterler Na⁺ kanallarını açarak membran potansiyelinin daha pozitif hale gelmesini sağlarken,  genellikle  K⁺ kanallarını açarak daha negatif hale gelmesini sağlar.
Postsinaptik potansiyel iyon akımının ters potansiyeline bağlı olarak uyarıcı ya da engelleyici (inhibitör) olabilir ve bir hücrenin aksiyon potansiyeli ateşleme eşiği -50mV civarındadır. Tipik sodyum akımlarında olduğu gibi eşiğin üstünde olan bir ters potansiyel ve postsinaptik potansiyel uyarıcı olarak kabul edilir ama bu postsinaptik potansiyel potasyum ve klorür akımlarında olduğu gibi eşiğin altında bir ters potansiyelle kombinlenirse inhibitör olarak kabul edilir. Bunun nedeni çoklu postsinaptik potansiyelin ortalama dışında bir etkisi olmamasıdır. Yani dingin potansiyelin üzerinde ama eşiğin altında olan ters potansiyelli akım eşiğe ulaşamaz. Bu yüzden, nörotransmitterler uyarıcı postsinaptik potansiyel (EPSP) üretmesi için Na⁺ kanallarını açarken, engelleyici postsinaptik potansiyel (IPSP) üretmesi için K⁺ veya Cl⁻ kanallarını açar. Birden fazla tür kana aynı zaman diliminde açılırsa, kendi postsinaptik potansiyelleri doğrusal olmayan şekilde toplanır (birbirine eklenir).

Etkileri

Hücreler enerjilerini iyon taşımak ve zarlar arası potansiyel üretmek için kullandıklarında, bu potansiyeli diğer iyonları ve şeker gibi metaboliterleri taşımak için kullanır. Mitokondrinin zarlar arası potansiyeli biyolojinin genel enerji kaynağı olan ATP üretimini tetikler. 
Hücreler dingin durumlarında depoladıkları enerjiyi aksiyon potansiyeli üretmek ya da başka uyarımları tetiklemek için kullanabilir. Zar içindeki bu değişiklikler diğer hücrelerle olan iletişimi sağlar (aksiyon potansiyeliyle) ya da sperm tarafından döllenmiş bir yumurtada olduğu gibi bazı hücre içi değişiklikleri başlatabilir.
Nöron hücrelerinde, aksiyon potansiyeli sodyum iyonlarının sodyum kanalından hücre içine akmasıyla başlar ve depolarizasyona sebep olur. Bu akıma pasif difüzyon denir.