興奮性細胞における信号伝達は、細胞膜に発生する活動電位の伝搬によって行われる。活動電位の性質とその伝搬様式は、興奮性細胞の種類によって大きく異なる。神経細胞の軸索（axon）を伝導する活動電位はナトリウムイオンとカリウムイオンの細胞内外への移動によって形成される。すなわち、外部エネルギー、もしくは細胞体に発生した活動電位によって軸索細胞膜の電位依存性（voltage-dependent）ナトリウムチャネルが開くと、細胞外に多いナトリウムイオンが濃度差によって急速に細胞内に流入し、膜の脱分極を引き起こす。この脱分極が引き金となり、同じ軸索細胞膜のカリウムチャネルが開放し、このために細胞内に多く存在するカリウムイオンの細胞外への流出が生じる。このため、膜電位の脱分極はとまり、静止膜電位にむかう再分極がおこる。