Les neurones ont un potentiel de repos d’environ -70 mV. Si l’ouverture du canal ionique entraîne un gain net de charge positive à travers la membrane, la membrane est dite dépolarisée, car le potentiel se rapproche de zéro. Il s’agit d’un potentiel postsynaptique excitateur (EPSP), car il rapproche le potentiel du neurone de son seuil de déclenchement (environ -55 mV).
Si, au contraire, l’ouverture du canal ionique entraîne un gain net de charge négative, cela éloigne le potentiel de zéro et est appelé hyperpolarisation. Il s’agit d’un potentiel postsynaptique inhibiteur (IPSP), car il modifie la charge à travers la membrane pour qu’elle soit plus éloignée du seuil de déclenchement.
Les neurotransmetteurs ne sont pas intrinsèquement excitateurs ou inhibiteurs: différents récepteurs pour un même neurotransmetteur peuvent ouvrir différents types de canaux ioniques.
Les EPSP et les IPSP sont des changements transitoires du potentiel membranaire, et les EPSP résultant de la libération de l’émetteur à une seule synapse sont généralement beaucoup trop faibles pour déclencher un pic dans le neurone postsynaptique. Cependant, un neurone peut recevoir des entrées synaptiques de centaines, voire de milliers, d’autres neurones, avec des quantités variables d’entrées simultanées, de sorte que l’activité combinée des neurones afférents peut provoquer de grandes fluctuations du potentiel membranaire ou des oscillations du potentiel membranaire sous-seuil. Si la cellule postsynaptique est suffisamment dépolarisée, un potentiel d’action se produira. Par exemple, dans les pics à seuil bas, les dépolarisations par le canal calcique de type T se produisent à des dépolarisations membranaires faibles et négatives, ce qui entraîne l’atteinte du seuil par le neurone. Les potentiels d’action ne sont pas notés; ce sont des réponses toutes ou aucune.