ในเยื่อชีวภาพศักย์ย้อนกลับคือศักย์ของเยื่อที่ทิศทางของกระแสไอออนกลับทิศทาง ที่ศักย์ย้อนกลับ จะไม่มีการไหลสุทธิของไอออนจากด้านหนึ่งของเยื่อไปยังอีกด้านหนึ่ง สำหรับช่องที่ยอมให้ไอออนเพียงชนิดเดียวผ่านได้ ศักย์ย้อนกลับจะเท่ากับศักย์สมดุลของไอออน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}

ศักย์สมดุลของไอออนคือศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ที่ไม่มีการเคลื่อนที่สุทธิของไอออน^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]}การไหลของไอออนอนินทรีย์ใดๆ เช่นNa ⁺หรือK ⁺ผ่านช่องไอออน (เนื่องจากเยื่อหุ้มเซลล์โดยปกติไม่สามารถซึมผ่านไอออนได้) จะถูกขับเคลื่อนโดยความชันทางเคมีไฟฟ้าของไอออนนั้น^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}ความชันนี้ประกอบด้วยสองส่วน คือ ความแตกต่างของความเข้มข้นของไอออนนั้นข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ และความชันของแรงดันไฟฟ้า^{[ 4 ]}เมื่ออิทธิพลทั้งสองนี้สมดุลกัน ความชันทางเคมีไฟฟ้าของไอออนจะเป็นศูนย์ และไม่มีการไหลสุทธิของไอออนผ่านช่อง นอกจากนี้ยังหมายความว่าไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ตราบใดที่มีไอออนเพียงชนิดเดียวที่เกี่ยวข้อง^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}ความชันของแรงดันไฟฟ้าที่สมดุลนี้เกิดขึ้นคือศักย์สมดุลสำหรับไอออน และสามารถคำนวณได้จากสมการเนิร์นสต์^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

เราสามารถพิจารณาไอออนที่มีประจุบวก เช่นK ⁺และเยื่อหุ้มเซลล์ที่มีประจุลบเป็นตัวอย่างได้ ดังเช่นที่พบได้ทั่วไปในสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่^{[ 4 ] [ 5 ]}แรงดันไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์จะต้านทานการไหลของไอออนโพแทสเซียมออกจากเซลล์ และไอออนจะสามารถออกจากภายในเซลล์ได้ก็ต่อเมื่อมีพลังงานความร้อนเพียงพอที่จะเอาชนะอุปสรรคทางพลังงานที่เกิดจากแรงดันไฟฟ้าลบของเยื่อหุ้มเซลล์^{[ 5 ]}อย่างไรก็ตาม ผลกระทบจากการเอนเอียงนี้สามารถเอาชนะได้ด้วยการไล่ระดับความเข้มข้นที่ตรงกันข้าม หากความเข้มข้นภายในสูงพอซึ่งเอื้อต่อการออกจากเซลล์ของไอออนโพแทสเซียม^{[ 5 ]}

แนวคิดสำคัญที่เกี่ยวข้องกับศักยภาพสมดุลคือแรงขับเคลื่อนแรงขับเคลื่อนถูกกำหนดอย่างง่าย ๆ ว่าเป็นความแตกต่างระหว่างศักยภาพของเยื่อหุ้มเซลล์จริงและศักยภาพสมดุลของไอออนโดยที่หมายถึงศักยภาพสมดุลสำหรับไอออนเฉพาะ^{[ 5 ]}ในทำนองเดียวกัน กระแสของเยื่อหุ้มเซลล์ต่อหน่วยพื้นที่เนื่องจากช่องไอออนชนิดนั้น ๆ จะได้รับจากสมการต่อไปนี้: ${\displaystyle V_{\mathrm {m} }-E_{\mathrm {i} }\ }$${\displaystyle E_{\mathrm {i} }\ }$${\displaystyle i}$

${\displaystyle i_{\mathrm {i} }=g_{\mathrm {i} }\left(V_{\mathrm {m} }-E_{\mathrm {i} }\right)}$

โดยที่แรงขับเคลื่อนและค่าการนำไฟฟ้าจำเพาะหรือค่าการนำไฟฟ้าต่อหน่วยพื้นที่^{[ 5 ]}โปรดทราบว่ากระแสไอออนจะเป็นศูนย์หากเยื่อหุ้มเซลล์ไม่สามารถซึมผ่านไอออนดังกล่าวได้ หรือหากแรงดันไฟฟ้าของเยื่อหุ้มเซลล์เท่ากับศักยภาพสมดุลของไอออนนั้นพอดี^{[ 5 ]}${\displaystyle V_{\mathrm {m} }-E_{\mathrm {i} }\ }$${\displaystyle g_{\คณิตศาสตร์ {i} }}$

เมื่อ_Vmอยู่ที่ศักย์ย้อนกลับสำหรับเหตุการณ์เช่นศักย์ประสาทไซแนปส์ ( _Vm − Erev เท่ากับ 0) เราสามารถอนุมานชนิดของไอออนที่ไหลผ่านระหว่าง EPC ได้โดยการเปรียบเทียบศักย์ย้อนกลับของ EPC กับศักย์สมดุลของไอออนต่างๆ ตัวอย่างเช่น ตัวรับสารสื่อประสาทแบบไอออนิกที่กระตุ้นหลายชนิด_รวมถึงตัวรับกลูตาเมต ( AMPA , NMDAและไคเนต ), ตัวรับอะเซทิลโคลีน นิโคติ นิก (nACh) และ ตัวรับ เซโรโทนิน (5-HT3 ₎เป็นช่องไอออนบวกที่ไม่จำเพาะเจาะจงซึ่งส่งผ่าน Na ⁺และ K ⁺ในสัดส่วนที่เกือบเท่ากัน ทำให้ศักย์ย้อนกลับใกล้เคียงกับศูนย์ ตัวรับสารสื่อประสาทแบบไอออนโทรปิกที่ยับยั้งการทำงานซึ่งนำพาCl ⁻เช่น ตัวรับ GABA _Aและไกลซีนมีศักยภาพย้อนกลับที่ใกล้เคียงกับศักยภาพพัก (ประมาณ −70 mV) ในเซลล์ประสาท^{[ 2 ]}

แนวคิดนี้ทำให้เกิดการพัฒนาการทดลอง (โดย Akira Takeuchi และ Noriko Takeuchi ในปี 1960) ที่แสดงให้เห็นว่าช่องไอออนที่กระตุ้นด้วยอะเซทิลโคลีนนั้นสามารถซึมผ่านไอออน Na ⁺และ K ⁺ ได้เกือบเท่ากัน การทดลองนี้ดำเนินการโดยการลดความเข้มข้นของ Na ^{+ ภายนอก ซึ่งจะทำให้ศักยภาพสมดุลของ Na +}ลดลง (เป็นลบมากขึ้น) และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงลบในศักยภาพย้อนกลับ ในทางกลับกัน การเพิ่มความเข้มข้นของ K ^{+ ภายนอกจะทำให้ศักยภาพสมดุลของ K +}เพิ่มขึ้น (เป็นบวกมากขึ้น) และทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเชิงบวกในศักยภาพย้อนกลับ^{[ 2 ]} ได้มีการกำหนดนิพจน์ทั่วไปสำหรับศักยภาพย้อนกลับของเหตุการณ์ไซแนปส์ รวมถึงการลดลงของค่าการนำไฟฟ้า^{[ 6 ]}

• ศักยภาพทางไฟฟ้าเคมี
• ศักยภาพของเซลล์
• สมการโกลด์แมน

• เครื่องจำลองสมการ Nernst/Goldman
• เครื่องคำนวณสมการเนิร์นสต์
• เครื่องคำนวณสมการโกลด์แมน-ฮอดจ์กิน-แคทซ์
• เครื่องคำนวณแรงขับเคลื่อนทางไฟฟ้าเคมี