Ativação de neurônio tudo ou nada significa que o neurônio está ligado ou desligado. Quando um neurônio dispara, ele é chamado de um potencial de ação. Não existe um estado intermediário e todos os potenciais de ação têm a mesma magnitude.
A ativação neuronal é controlada por um potencial elétrico que é criado através da separação dos íons sódio e potássio através da membrana do neurônio. A voltagem mede a diferença nesta carga elétrica entre o interior e o exterior da célula.
Em repouso, os íons de sódio são mantidos fora da célula e os íons de potássio são mantidos dentro da célula pela bomba de sódio-potássio. O potencial de repouso é -70mV (milivolt), o que significa que a carga dentro da célula é 70 mV menor do que fora da célula.
Quando a célula do neurônio recebe um sinal, alguns dos canais de sódio se abrem e os íons de sódio entram na célula. Isso muda o potencial da membrana. Se o potencial de membrana ultrapassar um nível limite de -55mV, o neurônio estará totalmente ativado. A ativação é chamada de potencial de ação. Se o limite for ultrapassado, mais canais de sódio se abrem e o potencial de membrana atinge + 30mV. No final do potencial de ação, os canais de potássio se abrem e o potássio deixa a célula, retornando a célula a um potencial de repouso.
Este processo é denominado "tudo ou nada" porque a célula está ligada ou desligada. Se o potencial limite for atingido, o neurônio dispara. Se não for atendido, não há disparo neuronal. Além disso, o potencial de membrana sempre vai para +30 mV durante um potencial de ação. Portanto, não há diferença na magnitude da ativação.
