Hiperpolarizarea prin membrana celulară apare atunci când ionii de potasiu se îndreaptă spre celulă pentru a repolariza membrana. Repolarizarea depășește potențialul de repaus al membranei și hiperpolarizează lama celulară.
Membranele celulare ale celulelor nervoase pot conduce energia electrică pentru a răspândi potențialul de acțiune pe tot corpul. Potențialele de acțiune apar ca răspuns la neurotransmițătorii din organism. Când apare un potențial de acțiune, un semnal va fi trimis către o celulă nervoasă pentru a determina corpul să sufere o acțiune. Potențialele de acțiune apar prin acțiunile de depolarizare, repolarizare și hiperpolarizare.
Depolarizarea apare ori de câte ori dendritele unei celule nervoase primesc un stimul. Canalele de sodiu se deschid și sodiul intră în celulă. Apoi, canalele de sodiu se închid și canalele de potasiu sunt deschise pentru a repolariza membrana celulară. Odată cu deschiderea canalelor de potasiu, membrana celulară devine mai puțin negativă. În cele din urmă, canalele de potasiu rămân deschise, iar celula suferă hiperpolarizare.
Potențialul de acțiune este completat ori de câte ori celula a suferit toate cele trei procese. Odată ce un potențial de acțiune se încheie, celula trebuie să revină la potențialul de odihnă de -70 milivolți. Pentru a realiza acest lucru, pompa de sodiu de potasiu transportă activ ioni de sodiu din celulă și, de asemenea, transportă în mod activ ioni de potasiu în celulă.