Чтобы понять, как изменяются электрические свойства волосковой клетки при движениях пучка волосков, надо иметь хотя бы некоторое представление об электрических свойствах клетки в нормальном, невозбужденном состоянии. Подобно наружным мембранам других клеток, плазмалемма волосковой клетки избирательно проницаема: одни молекулы могут проникать внутрь нее, а другие задерживаются снаружи. Проницаемость мембраны может меняться в зависимости от состояния — открытого или закрытого — специфических каналов. Когда каналы открыты, определенные ионы (т.е. атомы или молекулы, которые потеряли электроны или получили лишние и имеют поэтому электрический заряд) проникают в клетку. Открывая или закрывая ионные каналы, клетка может регулировать свой электрический потенциал по отношению к внешней среде.
Молекулярные насосы клеточной мембраны поддерживают внутри клетки концентрации ионов, существенно отличающиеся от их концентраций во внеклеточной жидкости. Наиболее изучен так называемый натриевый насос — механизм, понижающий концентрацию ионов натрия внутри клетки. Ион натрия имеет заряд +1. Поскольку концентрация натрия внутри клетки ниже, чем снаружи, внутриклеточная среда заряжена отрицательно по отношению к внешней среде. Разность потенциалов между клеткой и внеклеточной жидкостью называют мембранным потенциалом, так как она соответствует падению потенциала при переходе через мембрану. Когда клетка заряжена отрицательно, ее внутренняя среда должна притягивать положительно заряженные ионы. Если при этом каналы открыты, положительные ионы устремятся внутрь клетки и ее мембранный потенциал уменьшится.
Клеточная мембрана благодаря описанным выше свойствам должна действовать как конденсатор, т.е. тонкая пластинка, разделяющая электрические заряды с противоположным знаком. Одно из свойств конденсатора — способность создавать разность потенциалов путем разделения очень небольших зарядов, причем переход даже нескольких заряженных частиц с одной стороны пластинки конденсатора на другую существенно меняет разность потенциалов.
Электрические свойства большинства нейронов находятся в зависимости только от одной внеклеточной жидкости. Соответственно клеточная мембрана этих клеток действует как одиночный конденсатор. В волосковой клетке ситуация сложнее. Как мы видели, волосковые клетки разделяют эндолимфу и перилимфу. Эндолимфа контактирует с апикальной поверхностью клетки, от которой отходит пучок волосков. Соотношение концентраций положительно и отрицательно заряженных ионов в эндолимфе и во внутриклеточной жидкости волосковых клеток одинаково: там много ионов калия и мало ионов натрия. Поэтому, если бы клетка соприкасалась только с эндолимфой, разность потенциалов на мембране не возникала бы.
