Уравнение Ходжкина-Хаксли
Если обратиться к данным для значений равновесных нернстовских потенциалов, созданных различными ионами (таблица 5.1), естественно предположить, что положительный потенциал реверсии имеет натриевую природу, поскольку именно диффузия натрия создает положительную разность потенциалов между внутренней и наружной поверхностями мембраны.
Можно менять амплитуду импульса потенциала действия, изменяя концентрацию натрия в наружной среде (рис. 6.2). При уменьшении наружной концентрации натрия амплитуда потенциала действия уменьшается, так как
меняется потенциал реверсии . Если из окружающей клетку среды полностью удалить натрий, потенциал действия вообще не возникнет.
Рис. 6.2 Уменьшение амплитуды потенциала действия при уменьшении наружной концентрации натрия.
Опыты, проведенные с радиоактивным
изотопом натрия, позволили установить,
что при возбуждении проницаемость для
натрия резко возрастает. Если в состоянии
покоя соотношение коэффициентов
проницаемости мембраны аксона кальмара
для разных ионов 
,
то в состоянии возбуждения: 
,
то есть по сравнению с невозбужденным
состоянием при возбуждении коэффициент
проницаемости для натрия возрастает в
500 раз.
Расчеты по уравнению Гольдмана, если в него подставить значения проницаемостей мембраны для возбужденного состояния, совпадают с экспериментальными данными.
Возбуждение мембраны описывается уравнениями Ходжкина-Хаксли. В упрощенном виде одно из уравнений Ходжкина-Хаксли имеет вид:
где
- ток через мембрану, 
- ёмкость мембраны,
- сумма ионных токов через мембрану.
Электрический ток через мембрану
складывается из ионных токов: ионов
калия - 
,
натрия - 
и других ионов (в том числе
),
так называемого тока утечки 
,
а также ёмкостного тока 
.
Ёмкостный ток обусловлен перезарядкой
конденсатора, (который представляет
собой мембрана, перетеканием зарядов
с одной ее поверхности на другую). Его
величина определяется количеством
заряда, перетекающего с одной обкладки
на другую за единицу времени
,
а поскольку заряд конденсатора 
, то ёмкостной ток :
Полный мембранный ток:
(6.1)
На рис. 6.3 представлена эквивалентная электрическая схема элемента возбудимой мембраны.
Рис. 6.3 Эквивалентная электрическая схема элемента возбудимой мембраны (объяснения в тексте)
Каждый ионный ток определяется разностью
мембранного 
и равновесного нернстовского потенциала,
создаваемого диффузией ионов данного
типа 
:
(6.2),
где 
- проводимость (величина, обратная
сопротивлению элемента мембраны для
ионов данного типа).
На эквивалентной электрической схеме
элемента мембраны равновесные потенциалы
Нернста моделируются источниками
напряжений с электродвижущими силами:
,
а проводимости элемента мембраны для
разных ионов моделируются резисторами
.
Воспользовавшись (6.2), запишем (6.1) в виде:
(6.3)
Согласно теории Ходжкина-Хаксли,
возбуждение элемента мембраны связано
с изменениями проводимости мембраны
для ионов 
.
Так как возбуждение вызывается повышением
мембранного потенциала, проводимости
(
)
мембраны зависят от мембранного
потенциала.
В разные фазы развития импульса
возбуждения ионные проводимости
разные,
то есть они зависят еще и от времени.