雙相或單相動作電位，是在神經干或整塊肌肉組織上記錄到的生物電現象，是許多在結構和功能上相互獨立的神經纖維或肌細胞的電變化的復合反映；由于測量電極和組織有較大的接觸面積，而且組織本身又是導電的，許多細胞產生的電變化可被同一電極所引導，所以記錄和測量出的電變化是許多單位的電變化和代數疊加。但目前已經確知，生物電現象是以細胞為單位產生的，是以細胞膜兩側帶電離子的不均衡分布和選擇性離子跨膜轉運為基礎的。因此，只有在單一神經或肌細胞進行生物電的記錄和測量，才能對它的數值和產生機制進行直接和深入的分析。由于一般的細胞纖小脆弱，單一細胞生物電是通過以下方法測量的：一是利用某些無脊椎動物特有的巨大神經或肌細胞，如槍烏賊的神經軸突，其直徑最大可達100μm左右，便于單獨剝出進行實驗觀察，脊椎動物的單一神經纖維也可以設法剝出，但它們的直徑最粗也不過20μm左右，方法上較為困難。另一種方法是進行細胞內微電極記錄，即用一個金屬或細玻璃管制成的充有導電液體而尖端直徑只有1.0μm或更細的微型記錄電極（凌寧和Gerard,1949），由于它只有尖端導電，可用它刺入某一個在體或離體的細胞或神經纖維的膜內，測量細胞在不同功能狀態(tài)時膜內電位和另一位于膜外的參考電極之間的電位差（即跨膜電位），這樣記錄到的電變化，只與該細胞有關而幾乎不受其他細胞電變化的影響。

細胞水平的生物電現象主要有兩種表現形式,這就是它們在安靜時具有的靜息電位和它們受到刺激時產生的動作電位。體內各種器官或多細胞結構所表現的多種形式的生物電現象，大都可以根據細胞水平的這些基本電現象來解釋。

靜息電位指細胞未受刺激時存在于細胞內外兩側的電位差。測量細胞靜息電位的方法如圖2-11所示。R表示測量儀器如示波器，和它相連的一對測量電極中有一個放在細胞的外表面，另一個連了微電極，準備刺入膜內。當兩個電極都處于膜外時，只要細胞未受到刺激或損傷，可發(fā)現細胞外部表面各點都是等電位的；這就是說，在膜表面任意移動兩個電極，一般都不能測出它們之間有電位差存在。但如果讓微電極緩慢地向前推進，讓它刺穿細胞膜進入膜內，那么在電極尖端剛剛進入膜內的瞬間，在記錄儀器上將顯示出一個突然的電位躍變，這表明細胞膜內外兩側存在著電位差。因為這一電位差是存在于安靜細胞的表面膜兩側的，故稱為跨膜靜息電位，簡稱靜息電位。

在所有被研究過的動植物細胞中（少數植物細胞例外），靜息電位都表現為膜內較膜外為負；如規(guī)定膜外電位為0，則膜內電位大都在－10～－100mV之間。例如，槍烏賊的巨大神經軸突和蛙骨骼肌細胞的靜息電位為－50～－70mV，哺乳動物的肌肉和神經細胞為－70～－90mV，人的紅細胞為－10mV，等等。靜息電位在大多數細胞是一種穩(wěn)定的直流電位（一些有自律性的心肌細胞和胃腸平地滑肌細胞例外），只要細胞未受到外來刺激而且保持正常的新陳代謝，靜息電位就穩(wěn)定在某一相對恒定的水平。

在近代生理學文獻中，一些過去單純用來描述膜兩側電荷分布狀態(tài)的術語，仍被用來說明靜息電位的存在及其可能出現的改變。例如，人們常常把靜息電位存在時膜兩側所保持的內負外正狀態(tài)稱為膜的極化(polarization)，原意是指不同極性的電荷分別在膜兩側的積聚；當靜息電位的數值向膜內負值加大的方向變化時，稱作膜的超級化（hyperpolarization）；相反，如果膜內電位向負值減少的方向變化，稱作去極化或除極（depolarization）；細胞先發(fā)生去極化，然后再向正常安靜時膜內所處的負值恢復，則稱作復極化（repolarization）。