神经元中电信号可以分为三种类型：阈值以下的静息电位（resting potential）、局部分级电位（graded potential）、阈值以上的动作电位（action potential）。除这三种不同的电信号以外，还有几个很重要的指标也是神经系统所特有的，为便于以后讨论，在这里先提一下。
1.静息电位
当神经元没有受到任何刺激时，其细胞内电位一般要比细胞外低60～70mV，这个电位差称为静息电位。这主要是由于细胞内外各种物质（离子）浓度不同而形成的。这种浓度差主要是靠细胞膜上离子泵所维持的。
2.局部分级电位
当外界把电流注入乌贼的巨轴突中时，可以观察到膜电位的变化。如果膜电位负值的绝对值比静息电位负值的更大，称为超极化（hyperpolarization），此时电位变化服从欧姆定律，因此被称为被动的（passive）。如果电位变化相反，就称为去极化（depolarization）。在去极化过程中，电位变化较小（阈值以下），也是被动的，这种电位称为局部分级电位。
3.动作电位
当去极化超过一定阈值时，膜电位就迅速升高，然后又快速回落，再经过1ms 后电位降到最低，然后再恢复到的静息电位（见图3.10），这一脉冲式的变化过程，称为动作电位，也称为神经脉冲。动作电位的幅度和波形不受输入信号的波形和幅值影响。
图3.10 神经脉冲信号［5］
4.绝对不应期和相对不应期
当外界刺激以脉冲电流形式注入神经元时，神经元本身在一个动作电位过后有一个不应期，在此时段内，外界刺激对神经元不起作用。不应期的范围和变化如图3.11所示。图3.11表明，在绝对不应期内，阈值是无限大的，在相对不应期内，阈值逐步恢复到静息时水平。
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图3.11 绝对不应期和相对不应期［6］
5.兴奋和抑制
受体通道的电生理特性是如何决定突触反应的兴奋或抑制效应的呢？如果受体介导内向的离子流，则突触后膜电位去极化兴奋；如果受体介导外向的离子流，则突触后膜电位超极化抑制。突触后膜产生电流的方向与受体通道的逆转电位（reversal potential）有关。逆转电位是可通透受体通道的所有离子的综合平衡电位。任何离子的跨膜运动都有向其电化学平衡电位靠近的趋势。一个典型的神经元Na+的平衡电位约为+55mV，K+的平衡电位约为-80mV，而Cl-的平衡电位约为-70mV，静息电位在-65mV 左右。当突触后神经元的膜电位被钳制（clamp）在介导该突触反应的受体通道的逆转电位时，则不能记录到突触后电位。如果细胞被钳制在静息电位，逆转电位较静息电位更去极化（more positive／depolarized）时，产生兴奋性突触电流；反之，产生抑制性突触电流（见图3.12）［3］。
图3.12 兴奋性和抑制性神经突触前、后信号变化比较［6］
一般的书中认为，抑制性神经突触可以防止自激振荡、控制系统取向、睡眠等。这只是一种猜测，并没有科学根据。我们从神经信息学角度必须对它有新的估计，抑制性突触的存在在于信息处理的需要，如侧抑制现象的形成，关键就是靠抑制性神经元。这一问题将在以后讨论的信息处理回路中体现出来。
文献［6］把分级电位和动作电位做了比较，本书略做修正。为了便于对照，用表格形式表示（见表3.1）。从神经信息角度来看，分清波形差异是很有必要的，这将为以后分析神经编码打下基础。
表3.1 分级电位和动作电位比较
续表
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