Das Herz ist auf eine Reihe von elektrischen Strömen angewiesen, die durch Kalzium-, Kalium- und Natriumionen reguliert werden. Das myokardiale Aktionspotential bezieht sich auf die Membranen von Herzzellen, die einen Prozess durchlaufen, der Depolarisation genannt wird, wenn negativ geladene Ionen innerhalb einer Zelle durch die Zellmembran wandern und positive Ionen eintreten. Bestimmte Ionenkanäle, die Substanzen in und zwischen Zellen passieren lassen, können sich öffnen und schließen. Sobald eine Zelle depolarisiert ist, wird ein Schwellenwert erreicht, der normalerweise Kanäle für Natriumionen öffnet und eine positive Ladung in der Zelle erzeugt. Im Gegensatz dazu ist das Innere einer Zelle negativ geladen, während ein Ruhepotential vorhanden ist, das durch einen nach außen gerichteten Kaliumfluss verursacht wird, wenn die zugehörigen Kanäle geöffnet werden.
Das myokardiale Aktionspotential tritt nicht nur zwischen einer Zelle und einer anderen auf, sondern im gesamten Herzen. Depolarisation kann überall in Regionen auftreten, die bestimmte Zellen umgeben. Entlang der Muskelfasern, die sich über das Herz erstrecken, kann ein kontinuierliches elektrisches Signal erzeugt werden. Ganze Fasern können auf einmal depolarisiert werden und dann den gleichen Effekt auf andere auslösen, der typischerweise in einem wellenartigen Effekt auftritt.
Es gibt fünf Phasen des myokardialen Aktionspotentials. Wenn sich eine Zelle in Ruhe und in einem depolarisierenden Zustand befindet, wird oft gesagt, dass sie sich in Phase Null befindet. Natrium dringt in die Zellen ein, bis eine bestimmte Spannung erreicht ist, und auch Kalzium beginnt zu fließen. Während der ersten Phase stoppt der Natriumstrom, was im Allgemeinen eine Neupolarisierung der Zelle verursacht. Während der zweiten Phase fließt Calcium weiter, was dem Kaliumverlust entgegenwirkt, da die Spannung konstant bleibt.
Phase drei ist durch einen Stopp des Kalziumflusses gekennzeichnet, aber der Kaliumstrom nimmt zu, bis die Herzzelle in einen Ruhezustand übergeht. Der Natrium- und Kaliumspiegel werden kontinuierlich reguliert. Eine Zelle bleibt während der vierten Phase in Ruhe, bis sie durch Signale anderer Zellen oder in einigen Fällen spontan ausgelöst wird.
Myokardzellen ziehen sich innerhalb von Millisekunden zusammen. Dazwischen können Refraktärzeiten als absolut klassifiziert werden, d. h. wenn Natrium- und Kalziumkanäle offen bleiben. Relative Refraktärzeiten liegen vor, wenn Kaliumströme ausreichen, um den Ruhezustand auszulösen. Die Kommunikation zwischen Herzzellen, auch mit myokardialem Aktionspotential, erfolgt in Impulsen ähnlich den Nervenimpulsen zwischen Neuronen.
Ein Netzwerk von Nerven und Knoten verläuft durch das Herz, zu dem auch der Sinusknoten gehört, der als Herzschrittmacher fungiert. Herzmuskeln können manchmal ohne jegliches Signal des allgemeinen Nervensystems depolarisieren. Der Sinusknoten ist oft der Ausgangspunkt für solche Reaktionen. Auch verschiedene Proteine im Nervensystem können Signale auslösen, die das myokardiale Aktionspotential beeinflussen.