Sowohl das abgestufte Potential als auch das Aktionspotential resultieren aus einer Depolarisation des Ruhepotentials einer Plasmamembran. Die Stärke dieser Depolarisation markiert die Unterschiede zwischen abgestuftem Potential und Aktionspotential. Abgestufte Potenziale sind die schwächeren der beiden, haben aber die Fähigkeit, Aktionspotenziale zu generieren.
Ein abgestuftes oder lokales Potential ist eine Depolarisation des Ruhepotentials aufgrund eines Reizes, der nur auf einen Bereich einer Plasmamembran ausgeübt wird. Diese Veränderung könnte durch Moleküle verursacht werden, die an Rezeptoren binden, eine mechanische Stimulation oder eine Änderung der Ladung, Temperatur oder Permeabilität der Membran. Die Größe des Potentials hängt von der Stärke und Frequenz des Reizes ab. Diese Potentiale können nur eine kurze Strecke die Plasmamembran hinunter tragen und werden mit zunehmender Entfernung schwächer.
Wenn auf eine Membran bereits ein lokaler Stimulus angewendet wurde und beim Anlegen eines anderen lokalen Stimulus noch nicht in ihr Ruhepotential zurückgekehrt ist, können sich diese beiden Stimuli kombinieren. Dadurch entsteht ein größeres Potenzial, das sich weiter nach unten durch die Membran bewegen kann. Wenn die abgestuften Potenziale weiter stärker werden, haben sie das Potenzial, die Membran über ihre Schwelle hinaus zu depolarisieren. Nach Erreichen der Schwelle wird ein Aktionspotential erzeugt.
Das Aktionspotential ist das Ergebnis einer starken Depolarisation der Membran, die dazu führt, dass sie die Schwelle erreicht. Danach wird das Aktionspotential erzeugt und kann nicht verhindert werden; Dies ist als Alles-oder-nichts-Prinzip bekannt. Entweder gibt es genug Depolarisation, um ein Aktionspotential zu erzeugen, das alle drei Phasen durchläuft, oder es gibt es nicht.
Nach Erreichen der Schwelle durchläuft die Membran eine Depolarisationsphase, in der Natriumionen schnell in die Zelle eindringen. Dadurch wird die Ladung positiver. In der zweiten Phase der Repolarisation fließen Kaliumionen schnell aus der Zelle heraus, wirken den Natriumionen entgegen und bewirken, dass sich die Membran wieder in Richtung ihrer negativen Ruheladung bewegt.
Zu diesem Zeitpunkt dringen keine Natriumionen mehr in die Zelle ein, aber einige Kaliumionen diffundieren immer noch heraus. Dies führt dazu, dass die Zelle eine negativere Ladung hat als zuvor, was es der Zelle ermöglicht, ihr Ruhepotential wiederherzustellen, bevor sie in ein anderes Aktionspotential geschickt wird. Während dieser Zeit des Nachpotentials ist es möglich, dass ein Stimulus ein Aktionspotential erzeugt, aber aufgrund der Hyperpolarisation müsste der Stimulus dafür viel stärker sein als normal.
Sowohl das abgestufte Potenzial als auch das Aktionspotenzial sind für die Kommunikation im Körper wichtig. Aktionspotentiale sind die Art und Weise, wie der Körper Informationen von einem Ort zum anderen sendet. Die Synapsen im Gehirn kommunizieren über Aktionspotentiale miteinander. Nachrichten vom Gehirn an die Muskeln und andere Organe werden über Aktionspotentiale unter Verwendung von Neurotransmittern gesendet, ebenso wie Nachrichten von den Organen zurück an das Gehirn.