Мембрана нейрона имеет избыточный отрицательный заряд на внутренней поверхности в фазу гиперполяризации, потому что в этот период происходит восстановление клеточного заряда. 4 Это происходит за счёт выхода ионов калия и работы натрий-калиевого насоса, который обеспечивает повышенную проницаемость мембраны к ионам. 4

В состоянии покоя мембрана нейронов проницаема для ионов калия и почти непроницаема для других ионов. 5 Поэтому ионы калия выходят из клетки, вынося с собой положительные заряды. 5 Накапливающийся внутри клетки отрицательный заряд мешает новым порциям ионов калия выходить наружу. 5 Устанавливается равновесие, при котором из клетки выходит и в неё входит равное число ионов калия в единицу времени. 5

Таким образом, в фазу гиперполяризации избыточный отрицательный заряд на внутренней поверхности мембраны нейрона обусловлен процессом восстановления клеточного заряда.