主动运输:钠钾泵

自等离子体膜的神经元对K⁺对Na略有渗透⁺，因为这两个离子都不处于平衡(Na⁺K在细胞外的浓度高于细胞内⁺在细胞内浓度较高时)，那么自然的产物应该是扩散使两种离子的电化学梯度下降- k⁺排出细胞和Na⁺进牢房。然而，这些离子的浓度保持在恒定的不平衡状态，这表明存在一种补偿机制移动Na⁺与浓度梯度和K成反比⁺向内。这个机制就是钠钾泵。实际上是一个大的蛋白质分子遍历神经元的质膜，泵呈现受体细胞质和细胞外的区域环境．面向细胞质的那部分分子具有高电位亲和力对Na⁺K亲和力较低⁺，而向外的部分对K有较高的亲和力⁺Na亲和力低⁺．受其受体上离子作用的刺激，泵将它们按浓度梯度的相反方向输送。

如果等量的Na⁺和K⁺被泵输送过膜，净电荷转移为零;不会有电流的净流动，也不会对膜电位产生影响。事实上，在许多神经元中有三钠离子每一个钾离子都被运输;有时这一比例是3个钠离子对2个钾离子，在少数神经元中是2个钠离子对1个钾离子。这种离子转移的不平等产生了正电荷的净流出，维持了一个内表面相对于外表面略负的极化膜。因为它在膜上产生了电位差，所以钠钾泵被认为是致电的。

钠钾泵实现了一种形式的主动传输——也就是说，它根据离子的梯度泵送离子需要从外部来源添加能量。这个来源是三磷酸腺苷(ATP)，细胞的主要能量携带分子。ATP是由无机磷酸盐分子与二磷酸腺苷(ADP)分子保持高能连接形成的。当一种酶在泵，叫钠钾atp酶，将磷酸盐从ADP中分离出来，释放的能量为泵的运输作用提供动力。

被动运输:膜通道

钠钾泵通过保持钠的浓度来设定神经元的膜电位⁺和K⁺处于恒定的不平衡状态。从静止状态到活跃状态的突然转变，当神经元产生神经脉冲，是由离子穿过膜的突然运动引起的通量Na的⁺进牢房。考虑到质膜对钠的相对不渗透性⁺，这种涌入本身就意味着渗透性的突然变化。从19世纪开始，研究人员对这种变化发生的机制感到困惑。于是就产生了这样一种想法，即一定存在孔隙或通道，离子可以通过它们扩散，穿过脂质双分子层构成的屏障。然而，多年来，只能测量伴随离子运动的总电流，而且只能用推理可以假设膜通道的存在。

在上世纪七八十年代，随着膜片钳技术这使得研究人员能够直接测量流经膜中单个离子通道的电流。膜片钳技术用电分离一小块神经元或神经元肌肉将充满导电溶液的微管尖端涂在细胞膜上，并与细胞膜形成紧密的密封。由于斑块中单个通道经历了全开与全闭的各种过渡状态，记录了通道开启与关闭的时间，并计算了通道开启与关闭的时间振幅并测量电流的持续时间。

自开创性的研究以来，某些通道的电学和生化性质已被表征。被称为“电压依赖”时，激活膜电位的变化和“神经递质敏感”时，被激活神经递质这些通道是蛋白质结构，横跨从细胞外空间到细胞质的膜。它们被认为是圆柱形的，有一个空心的、充满水的孔，比穿过它的离子要宽，只有一个区域被称为选择性滤波器。这种过滤器使每个通道特定于一种离子。