A 19. század közepén Claude Bernard felismerte a belső környezet jelentőségét a szervezet megfelelő működése szempontjából. Meglátása volt, hogy mivel a sejtjeink nagy része a külvilágtól izoláltan helyezkedik el, jólétük attól függ, hogy a szervezet tud-e számukra optimális környezetet biztosítani. Erre az elméletre építve 1926-ban Walter Bradford Cannon bevezette a homeosztázis fogalmát. A homeosztázis dinamikus egyensúlyi állapotot jelent, vagyis, hogy a szervezet összetett szabályozási folyamatok során képes fenntartani az állandó belső környezetet.
Szervezetünkben a szabályozás irányítója a neuroendokrin rendszer, mely az idegrendszer és hormonok együttműködése révén segíti a belső állandó optimális környezet fenntartását. A következő fejezetekben részletesen az idegrendszer működését tanulmányozzuk. Szót ejtünk az elemi idegjelenségekről, áttekintjük az idegrendszer felépítésének jellegzetességeit, végül összefoglaljuk a legfontosabb idegrendszeri működéseket, mint az érzékelés, motoros funkciók és vegetatív szabályozás.
Az idegrendszert az idegsejtek sokasága építi fel. Az idegsejt legfontosabb részei: sejttest, dendritek, axon, rajta a gliasejtek alkotta velőshüvely Ranvier-féle befűződésekkel, végfácska. Ez a szerkezet alkalmassá teszi az idegsejtet arra, hogy más idegsejtekkel kapcsolatot létesítsen, és gyorsan tudja szállítani az idegi információkat.
Az idegsejtek ingerlékeny sejtek, ami azt jelenti, hogy rendelkeznek egy nyugalmi membránpotenciállal, ami inger hatására képes megváltozni.
Nyugalmi helyzetben az ionok – ezáltal a töltések – egyenlőtlenül oszlanak meg az idegsejt külső és belső tere között, ami feszültségkülönbséget eredményez, ez a nyugalmi membránpotenciál.
Ha pontosabban megnézzük ezt az egyenlőtlen töltéseloszlást, láthatjuk, hogy ez a különféle ionok egyenlőtlen eloszlásából adódik. Nátriumionok sokkal nagyobb mennyiségben vannak sejten kívül, mint sejten belül. A káliumion esetén a sejten belüli mennyiség jóval nagyobb, mint a sejten kívüli. Végül a kloridionok a sejten kívüli térben vannak nagy mennyiségben, a sejten belül számuk a nátriumhoz hasonlóan kicsi.
Ha lehetőség nyílik átjutni a membránon ioncsatornákon át, az ionok két hajtóerő eredőjének megfelelően mozognak. Egyik a koncentrációgradiens, vagyis az ionok koncentrációjának különbsége a membrán két oldalán. Másik hajtóerő a töltéskülönbség, minden ion az ellenkező töltésű tér fele mozogna. A két hatást együttesen elektrokémiai gradiensnek nevezzük.
A nátriumion koncentrációviszonyai alapján a sejt belseje felé mozogna. Egyben hajtja a sejt belseje felé az is, hogy pozitív töltése van, hiszen a sejten belül negatív töltések vannak túlsúlyban.
A kloridionok koncentrációja a sejten belül kicsi, kívül nagy, ez alapján tehát befelé áramlanának. Ezzel szemben a töltésük negatív, így belátható, hogy nem szívesen mozognának a negatív töltésű belső tér felé. Együttesen nézve a két hajtóerőt viszont azt tapasztaljuk, hogy a koncentrációkülönbség dominál az elektrosztatikai viszonyok felett, ennek köszönhetően kloridion-csatornák nyitásakor kis mértékben kloridionbeáramlást tapasztalunk a sejtbe.
A káliumion hasonlóan problémás a kloridionhoz: míg koncentrációviszonyok alapján a sejtből kifelé mozogna, töltése miatt inkább maradna a negatív sejten belüli térben. Viszont esetében is nagyobb jelentőségű a koncentrációkülönbség, vagyis, ha lehetőség nyílik rá, káliumionok áramlanak a külső térbe.
