La neurona o cèl·lula nerviosa és una cèl·lula especialitzada capaç de generar una informació i transmetre-la d’un punt a un altre de l’organisme. Un impuls nerviós mediatitza la informació, el qual és degut a una sèrie de canvis físics i químics en la superfície i l’interior de la cèl·lula.
Una característica especial de la neurona és que entre l’interior i l’exterior de la cèl·lula hi ha sempre una diferència de concentració d’ions positius i ions negatius. Quan la cèl·lula es troba en repòs, és a dir, quan no transmet un impuls, al seu exterior hi ha una concentració de sodi superior, i a l’interior una més elevada concentració de proteïnes i potassi. En conjunt, hi ha més ions positius a l’exterior i més ions negatius a l’interior. Aquesta desigualtat de concentració d’ions manté una diferència permanent de càrrega elèctrica, o diferència de potencial, entre un costat i l’altre de la membrana cel·lular, que s’anomena potencial de membrana. La diferència de potencial en situació de repòs, d’uns -60 a -70 mV dins la cèl·lula, és mantinguda per un mecanisme bioquímic anomenat bomba de sodi, que provoca la sortida de sodi a l’exterior de la cèl·lula per tal de compensar les entrades i les sortides d’ions.
L’impuls nerviós es desencadena quan algun factor augmenta bruscament la permeabilitat de la membrana per al sodi, i aquest element es precipita a l’interior de la cèl·lula. En un principi, la bomba de sodi s’oposa a la seva entrada i la neutralitza, però, si l’estímul és prou intens, se supera la capacitat de la bomba de sodi d’expulsar-ne a l’exterior i, amb l’entrada massiva, augmenta là concentració d’ions positius intracel·lulars. Així, s’inverteix la diferència de potencial, procés anomenat despolarització, i s’atenyen uns +40 mV a l’interior cel·lular. Aquest potencial invertit, anomenat potencial d’acció, només es produeix quan l’estímul és prou intens per a superar l’acció de la bomba de sodi. Els factors que poden generar un potencial d’acció són molt diversos: es pot tractar d’un estímul elèctric, l’acció d’alguns productes químics anomenats neurotransmissors, una lesió mecànica, com una punxada o una pessigada, o un canvi tèrmic, com ara el fred o la calor.
Immediatament després que s’ha desencadenat un potencial d’acció, es tendeix a equilibrar novament el potencial de membrana amb l’intercanvi d’ions entre l’exterior de la cèl·lula i l’interior. Així, es va restaurant el potencial de membrana, la qual cosa s’anomena repolarització. Mentre es produeix aquesta repolarització, la membrana esdevé impermeable al sodi, i per tant no es pot produir cap més potencial d’acció. Una vegada restablerta la situació de repòs, però, es pot tornar a desencadenar un nou potencial d’acció, bé a causa d’un altre estímul o el manteniment de l’anterior.
Com que el punt on s’ha generat potencial d’acció queda carregat positivament respecte als punts veïns, es produeix un impuls nerviós que s’estén al llarg de la neurona. Així, a l’interior de la cèl·lula, la diferència de càrrega elèctrica es va equilibrant amb el desplaçament dels ions positius cap als negatius. Alhora, per fora de la membrana s’esdevé un corrent d’ions en sentit invers, a conseqüència del qual les zones més properes al punt despolaritzat es carreguen positivament, i el cicle es repeteix de manera successiva. Així, a partir del punt despolaritzat, es produeix un corrent elèctric en tots els sentits.
L’impuls nerviós es propaga a una velocitat constant en cada axó. Com més gran és el diàmetre d’una fibra nerviosa, més ràpidament es transmet. En els axons que són recoberts per mielina, una substància aïllant, només es produeix una propagació de l’impuls elèctric als nòduls de Ranvier. Així, s’esdevé una conducció saltatòria, d’un nòdul a l’altre, que confereix més velocitat a la conducció. Com més gruixuda és una fibra, més separats es troben els seus nòduls, i més ràpidament es transmet l’impuls.