动作电位是神经元的传递信息的基本单位，而动作电位的发生是由细胞膜电位的变化所引起的。细胞膜是一个由脂质双层和许多不同种类的蛋白质所组成的膜状结构，它环绕着神经元的胞体、树突、轴突等部位。在静息状态下，细胞内外的电荷分布是不平衡的，细胞内外电位差为静息膜电位。而当神经元受到足够大的刺激时，就会发生膜电位的变化，形成动作电位。
动作电位的产生离不开离子通道。神经元细胞膜上的离子通道是一些嵌入细胞膜的蛋白质复合物，它们可以选择性地通透钠、钾、氯等离子，从而实现神经元膜电位的变化。钠通道是神经元产生动作电位的关键，它的打开使钠离子进入细胞内部，导致膜电位快速上升。而钾通道的打开则可以使细胞内钾离子向外流动，推动膜电位的复极过程。
动作电位一旦产生，就会沿着轴突传播，完成神经信息的传递。这个过程是由于沿着轴突分布有一些电压门钠离子通道，通过这些通道，电压信号会向前传递。这种信号传递是一种“全或无”的方式，即要么传递全过程，要么一点也不传递，如果没有达到一定的刺激阈值，便无法形成动作电位或者神经冲动。
此外，轴突髓鞘的包裹也对神经冲动的传导起到了关键作用。轴突髓鞘是由髓细胞产生的多层膜结构，可以在轴突上形成一系列叫做“Ranvier”间隙的空隙，这些间隙中不含有髓鞘，从而能够让离子通道的电信号快速传递，加速了动作电位的传导速度。
动作电位的产生不仅涉及到神经元膜电位的变化，也涉及到复极过程。复极是指神经元膜电位迅速恢复到其静息膜电位的过程，这是由于钾离子通道打开，使细胞内钾离子向外流失，从而推动膜电位的恢复。复极过程非常重要，因为它不仅可以使神经元的静息膜电位迅速恢复，还可以防止动作电位的过程不断累加，从而保证神经元的稳定性和可靠性。
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