Potensi ambang batas adalah pergeseran minimum potensial membran (perbedaan potensial antara permukaan luar dan dalam membran) di mana depolarisasi membran mencapai tingkat kritis yang cukup untuk terjadinya potensial aksi merambat (AP). Ambang depolarisasi adalah nilai potensial membran pada membran yang diperlukan untuk terjadinya AP.
Potensi ambang batas tergantung pada sifat membran dan panjang jaringan yang tereksitasi. Pada saraf dan serabut otot, potensial ambangnya sekitar -50 mV; pada otot rangka, potensial ambangnya sedikit lebih tinggi. Pada serabut saraf, ambang depolarisasi sedikit lebih tinggi dibandingkan pada serabut otot, hal ini disebabkan oleh sifat membran.
Ketika jaringan terkena rangsangan listrik, potensial ambang berubah tergantung pada kekuatan dan durasi rangsangan. Dengan paparan stimulus yang cukup lama, potensi ambang batas dapat berubah ke arah hiperpolarisasi, yang dapat menyebabkan terhambatnya aktivitas saraf.
Ada banyak cara untuk mempelajari sifat-sifat membran, namun yang paling penting dan informatif adalah metode yang didasarkan pada pencatatan karakteristik kelistrikannya, terutama potensial istirahat dan potensial aksi. Potensiometri adalah metode untuk mencatat distribusi potensial stasioner pada membran ketika medan listrik konstan diterapkan padanya dan mengukur arus aliran yang terkait dengannya. Kurva tipikal dan grafik karakteristik diplot berdasarkan ketergantungan penurunan potensial membran pada medan yang diterapkan di dekat potensial kesetimbangan. Bagian awal dari dependensi ini didekati dengan fungsi yang membedakan dua komponen parametrik. Yang pertama adalah elemen normal (atau difusi) dalam bentuk sinus hiperbolik biasa (tangen), dinormalisasi dengan nilai resistansi membran, yang kedua mencirikan besarnya medan yang menyebabkan tingkat depolarisasi kritis untuk mencapai difusi wilayah pemblokiran. Biasanya, parameter pertama disebut potensial membran, dan parameter kedua disebut potensial ambang batas. Potensi membran yang diukur antara dua fragmen membran yang bersentuhan satu sama lain disebut potensial antarmembran. Jika sensor dibenamkan ke dalam isi internal sel atau jaringan (mikroelektroda), disebut intraseluler atau interstisial. Tugas utama potensi ambang batas dalam analisis elektrofisiologi membran adalah menetapkan dan menilai perbandingan hubungan antara fluks ion membran dan tegangan membran.