L'activation des neurones par tout ou rien signifie que le neurone est soit allumé, soit éteint. Lorsqu'un neurone se déclenche, il est appelé et potentiel d'action. Il n'y a pas d'état intermédiaire et tous les potentiels d'action ont la même amplitude.
L'activation neuronale est contrôlée par un potentiel électrique créé par la séparation des ions sodium et potassium à travers la membrane du neurone. La tension mesure la différence de cette charge électrique entre l'intérieur et l'extérieur de la cellule.
Au repos, les ions sodium sont maintenus à l'extérieur de la cellule et les ions potassium sont maintenus à l'intérieur de la cellule par la pompe sodium-potassium. Le potentiel de repos est de -70 mV (millivolt), ce qui signifie que la charge à l'intérieur de la cellule est inférieure de 70 mV à celle à l'extérieur de la cellule.
Lorsque la cellule neuronale reçoit un signal, certains des canaux sodiques s'ouvrent et les ions sodium se précipitent dans la cellule. Cela modifie le potentiel membranaire. Si le potentiel membranaire dépasse un niveau seuil de -55mV, le neurone est complètement activé. L'activation est appelée potentiel d'action. Si le seuil est dépassé, davantage de canaux sodiques s'ouvrent et le potentiel membranaire atteint +30mV. À la fin du potentiel d'action, les canaux potassiques s'ouvrent et le potassium quitte la cellule, ramenant la cellule à un potentiel de repos.
Ce processus est appelé "tout ou rien" car la cellule est soit activée, soit désactivée. Si le potentiel seuil est atteint, le neurone se déclenche. S'il n'est pas atteint, il n'y a pas du tout de décharge neuronale. De plus, le potentiel membranaire passe toujours à +30 mV lors d'un potentiel d'action. Ainsi, il n'y a pas de différence dans l'ampleur de l'activation.
