Поляризация мембран в клетках живых организмов происходит из-за особенностей строения биологических мембран и неравномерного распределения неорганических ионов (в первую очередь К+, Na+, Cl-) в содержимом клетки и в окружающей её среде. 1

В состоянии покоя поверхностная мембрана клетки более проницаема для ионов К+, чем для других катионов. 1 Ионы К+, диффундируя из клетки наружу, приводят к накоплению избытка положительных зарядов на наружной стороне мембраны, на внутренней же образуется избыток отрицательных зарядов. 1

Для ионов Na+, Ca2+ и Cl- мембрана в покое мало проницаема, но в активированном состоянии происходит избирательное повышение проницаемости для каких-либо из этих ионов, что приводит к изменению поляризации. 1

Относительное постоянство уровня поляризации живой клетки обеспечивается постоянством электрохимических градиентов, что, в свою очередь, поддерживается работой ионных насосов, затрачивающих энергию на противоградиентный перенос ионов через мембрану. 1

Потенциал мембраны может изменяться под действием различных стимулов. 4 Искусственным стимулом может служить электрический ток, подаваемый на внешнюю или внутреннюю сторону мембраны через электрод. 4 В естественных условиях стимулом часто служит химический сигнал от соседних клеток, поступающий через синапс или путём диффузной передачи через межклеточную среду. 4