Bir sinir hücresi uyarı iletmiyorken dinlenme halindedir. Fakat bu, nöronun tamamıyla hareketsiz olduğu anlamına gelmez. Her an komşu sinir hücrelerinden gelecek uyarıları iletmeye hazır olmalıdır. Dinlenme halindeki bir nöronun her zaman kutuplaşmış olması gerekir. Bu da içerideki sıvının dışarıya kıyasla negatif yüklü olması anlamına gelir. Bir sinir hücresinin, zarı boyunca aşağı yukarı 70 milivolt değerinde bir elektrik potansiyeli vardır. Buna zar potansiyeli ya da dinlenme potansiyeli denir. Bu az bir miktar gibi görünse de, bu küçük hücrenin bir el feneri pilinin 1/20'si kadar voltaj ürettiği anlamına gelir ve akson zarı boyunca elektriksel faaliyet için bir potansiyel oluşturur.Peki bu dinlenme potansiyeli nasıl oluşur ve nasıl muhafaza edilir?
Aksonun dışında sodyum (Na+) ve klor (Cl-) iyonları vardır, içinde ise yüklü proteinler ve potasyum (K+) iyonları bulunur. Hücre zarı ve dışı arasındaki elektriksel dengesizlik, zar boyunca dinlenme potansiyelini oluşturur. Yüklü iyonların oluşturduğu bu dengesizlik ise hücre zarının farklı iyonlara karşı seçici-geçirgen olmasıyla sağlanır. Sodyum, potasyum ve klor iyonları hücre zarından geçse de, büyük yüklü proteinlerin içeriye girmesi ve elektriksel potansiyel oluşturması sınırlandırılmıştır.
Fakat seçici-geçirgenlik tek çözüm olamaz, çünkü hücre içindeki potasyum iyonları (K+) her zaman sodyum iyonlarından (Na+) sayıca fazladır, ayrıca hücre zarı dışındaki sodyum iyonları (Na+) da her zaman potasyum iyonlarından (K+) fazladır. Gerekli iyon dengesinin sağlanması için sinir hücresindeki yoğunluk durumlarının tersine dönmesi gerekir.
Hücre bunu, işleyişine önceki bölümlerde değindiğimiz bir tür iyon pompası kullanarak yapar. Sodyum-potasyum pompası, hücre zarında bir kanal oluşturan büyük bir protein molekülüdür. Bu pompa enerjisini ATP'den (Adenozin trifosfat: Canlıların doğrudan kullandığı hücresel enerji molekülü) alır ve sodyum (Na+) iyonlarını dışarı atarken potasyum (K+) iyonlarını içeri alır. Böylece hücre içi ve dışındaki doğru iyon oranını muhafaza eder. Hücre zarı yüzeyinin her mikrometre karesinde 100–200 arasında sodyum-potasyum pompası bulunur. Her biri saniyede 200 sodyum iyonunu dışarı atarken, 130 potasyum iyonunu içeri alır.