Mạch điện tương đương cho mô hình Huxley Hodgkin của điện thế hoạt động. I m và V m đại diện cho dòng điện qua, và điện thế trên, một miếng màng nhỏ tương ứng. C m đại diện cho điện dung của miếng vá màng, trong khi bốn g đại diện cho độ dẫn của bốn loại ion. Hai độ dẫn bên trái, đối với kali (K) và natri (Na), được hiển thị bằng mũi tên để chỉ ra rằng chúng có thể thay đổi theo điện thế được áp dụng, tương ứng với kênh ion nhạy với điện thế. Hai độ dẫn bên phải giúp xác định điện thế màng nghỉ.

Các mô hình toán học và tính toán là rất cần thiết để hiểu điện thế hoạt động và đưa ra dự đoán có thể được kiểm tra dựa trên dữ liệu thực nghiệm, cung cấp một bài kiểm tra nghiêm ngặt về lý thuyết. Điều quan trọng và chính xác nhất của các mô hình thần kinh ban đầu là mô hình HodgkinTHER Huxley, mô tả điện thế hoạt động bằng một bộ bốn phương trình vi phân thông thường (ODE).[lower-alpha 9] Mặc dù mô hình HodgkinTHER Huxley có thể đơn giản hóa với một vài hạn chế [54] so với màng thần kinh thực tế tồn tại trong tự nhiên, sự phức tạp của nó đã truyền cảm hứng cho một số mô hình thậm chí đơn giản hơn, [55] [lower-alpha 71] như mô hình của MorrisTHER Lecar [lower-alpha 72] low [lower-alpha 72] và mô hình FitzHughTHER Nagumo,[lower-alpha 73] cả hai chỉ có hai ODE được ghép nối. Các tính chất của các mô hình Hodgkin, Huxley và FitzHughát Nagumo và họ hàng của họ, chẳng hạn như mô hình Bonhoefferiêu van der Pol,[lower-alpha 74] đã được nghiên cứu kỹ trong toán học,[56] [lower-alpha 75] tính toán [lower-alpha 76] và điện tử.[lower-alpha 77] Tuy nhiên, các mô hình đơn giản về điện thế máy phát điện và điện thế hoạt động không thể tái tạo chính xác tốc độ tăng đột biến thần kinh gần ngưỡng và hình dạng tăng đột biến, đặc biệt đối với các cơ chế cơ học như tiểu thể Pacinian.[57] Nghiên cứu hiện đại hơn đã tập trung vào các hệ thống lớn hơn và tích hợp hơn; bằng cách tham gia các mô hình điện thế hoạt động với các mô hình của các bộ phận khác của hệ thần kinh (như sợi nhánh và synapse), các nhà nghiên cứu có thể nghiên cứu tính toán thần kinh [74] và các phản xạ đơn giản, như phản xạ thoát hiểm và các phản xạ khác được điều khiển bởi các bộ tạo mô hình trung tâm.[58][lower-alpha 78]