Năm 1906, Bernstein đưa ra lý thuyết hưng phấn để giải thích cơ chế hình thănh điện thế tĩnh khi tế băo ở trạng thâi nghỉ ngơi vă cơ chế hình thănh điện thế hoạt động khi tế
băo ở trạng thâi hưng phấn. Bernstein cho rằng tế băo khi ở trạng thâi nghỉ ngơi do măng có tính bân thấm tức lă thấm K+ dễ dăng còn Na+ thấm ít, trong khi đó hoăn toăn không thấm câc phđn tử hữu cơ mang điện tích đm (gọi lă câc amion hữu cơ). Do vậy, tế băo ở
trạng thâi tĩnh, bín trong có điện tích đm còn ngoăi măng có điện tích dương nín tồn tại
điện thế tĩnh vă chiều điện trường hướng từ ngoăi văo trong tế băo. Bernstein đơn thuần chỉ xĩt sự chính lệch nồng độ K+ở bín trong vă bín ngoăi tế băo, âp dụng công thức của Nernst tính được giâ trịđiện thế tĩnh phù hợp với giâ trịđo trực tiếp bằng phương phâp vi
điện cực. Sau năy có nhiều số liệu thực nghiệm lăm sâng tỏ thím lý thuyết của Bernstein. Xegan đê chứng minh câc ion hóa trị hai (như Ca++, Mg++,...) hút phđn tử nước (H2O) mạnh hơn so với ion hóa trị một (như Na+, K+, Cl-...). Vì thế lớp vỏ hidrat hóa của ion hóa trị hai dăy hơn so với ion hóa trị một, nín ion hóa trị hai khó lọt qua siíu lỗ ở trín măng so với ion hóa trị một. Mặt khâc, cùng một loại ion, nếu ion năo có kích thước nhỏ
(hay nguyín tử lượng bĩ) sẽ có điện trường lớn so với ion có kích thước lớn (hay nguyín tử lượng lớn). Vì thế ion có kích thước bĩ hút nước mạnh hơn so với ion có kích thước lớn nín xảy ra hiện tượng, trong dung dịch ion có kích nhỏ lại khó thấm qua siíu lỗ trín măng so với ion có kích thước lớn hơn. Ví dụ Na+ có đường kính 1,9A0 bị 8 phđn tử H2O bao quanh còn K+ có đường kính 2,6A0 chỉ có 4 phđn tử H2O bao quanh nín K+ thấm qua siíu lỗ trín măng dễ hơn so với Na+. Năm 1955, Hodgkin vă Katz bằng phương phâp
đồng vị phóng xạ đânh dấu xâc định được khi tế băo ở trạng thâi tĩnh, dòng Na+ đi ra bằng dòng Na+đi văo còn dòng K+đi ra lớn gấp xấp xỉ 1,63 lần so với dòng K+đi văo. Hơn nữa khi tế băo ở trạng thâi tĩnh, nồng độ Na+ở bín ngoăi lớn hơn so với bín trong nín chiều gradien nồng độ Na+ hướng từ ngoăi văo trong còn nồng độ K+ bín trong lại cao hơn bín ngoăi nín chiều gradien nồng độ K+ lại hướng từ trong ra ngoăi . Song do tính bân thấm của măng, theo tính toân của Goldman cho thấy K+ đi ra theo gradien nồng độ K+ nhanh gấp 76 lần so với Na+đi văo cùng chiều gradien nồng độ Na+. Kết quả
lă nguyín nhđn dẫn đến sự phđn bố không đồng đều của câc ion giữa bín trong vă bín ngoăi măng tế băo nín đê tạo thănh điện thế tĩnh. Sau năy, năm 1942, Cuatite vă Cole lại chứng minh rằng K+đóng vai trò chính trong việc duy trì điện thế tĩnh. Hai ông đê tăng nồng độ K+ ở ngoại băo lín (tức lăm giảm sự chính lệch nồng độ K+ giữa bín trong vă bín ngoăi măng tế băo) thì giâ trị điện thế tĩnh cũng giảm dần. Khi nồng độ K+ ở bín ngoăi bằng nồng độ K+ở bín trong tế băo thì điện thế tĩnh sẽ bằng không. Khi giảm dần nồng độ K+ở bín ngoăi về giâ trị như lúc ban đầu thì điện thế tĩnh lại được khôi phục. Song nếu tăng nồng độ Na+ở trong tế băo lín thì điện thế tĩnh vẫn không thay đổi. Khi bị
kích thích, tế băo đê chuyển từ trạng thâi tĩnh sang trạng thâi hưng phấn vă tế băo bịđổi cực, tức lă bín trong tế băo có điện tích dương còn bín ngoăi có điện tích đm. Khi tế băo hưng phấn, Bernstein cho rằng măng tế băo đê mất tính bân thấm nín không còn phđn biệt tính thấm giữa K+ với Na+ vă cho cả câc anion hữu cơ thấm ra bín ngoăi. Chính do câc anion hữu cơ thấm ra ngoăi vă câc Na+ thấm văo trong dễ dăng hơn so với K+ thấm ra ngoăi đê lăm cho tế băo bị đổi cực. Sau năy thực nghiệm đo được giâ trị tuyệt đối của
điện thế hoạt động lớn hơn giâ trị tuyệt đối của điện thế tĩnh nhưng theo giả thuyết của Bernstein thì không giải thích được bản chất của hiện tượng năy. Ví dụ noron thần kinh lúc nghỉ ngơi có điện thế tĩnh lă -90mV còn khi hưng phấn có điện thế hoạt động từ 120
đến 130mV. Năm 1949, Hodgkin vă Katz đê lăm thí nghiệm chứng minh rằng khi noron hưng phấn tính thấm của măng đối với Na+ văo trong tế băo tăng lín 500 lần so với khi noron nghỉ ngơi. Ngược lại, khi noron nghỉ ngơi măng tế băo cho K+ thấm ra ngoăi lại nhanh gấp 76 lần so với Na+ thấm văo trong tế băo.
Sau năy Goldman đưa ra công thức để tính điện thế tĩnh vă điện thế hoạt động. Mỗi ion có một hệ số thấm đặc trưng. Khi noron nghỉ ngơi, nếu lấy tính thấm của măng đối với K+ lăm đơn vị so sânh vă qui ước PK+ =1 thì tính thấm của măng đối với Na+ lă PNa+ = 0,013 còn tính thấm của măng đối với Cl- lă PCl-_= 0,045. Cùng với việc xâc định nồng độ
K+, Na+, Cl- ở bín ngoăi vă bín trong noron lúc nghỉ ngơi, thay câc giâ trị đê biết văo công thức Gondman sẽ tính được điện thế tĩnh bằng -89mV. Khi noron hưng phấn nếu vẫn lấy PK+ = 1 lăm đơn vị để so sânh thì PNa+ = 20, PCl- = 0,045. Cũng xâc định nồng độ
K+, Na+, Cl- ở bín trong vă bín ngoăi noron lúc hưng phấn, thay câc giâ trịđê biết văo công thức Goldman sẽ tính được điện thế hoạt động bằng 38mV. Khi noron hưng phấn,
điện măng đê chuyển từ -89mV lín 38mV, do vậy giâ trị tuyệt đối của điện thế hoạt động phải lă |-89mV|+38mV=127mV. Như vậy, bản chất của hiện tượng điện thế hoạt động có giâ trị tuyệt đối lớn hơn giâ trị tuyệt đối của điện thế tĩnh. Khi ngừng kích thích, măng noron sẽ khôi phục lại tính bân thấm để duy trì sự chính lệch về nồng độ ion giống như
lúc ban đầu, tức lă duy trì điện thế tĩnh.
Lý thuyết măng của Bernstein chưa đề cập đến vai trò của câc ion hóa trị hai như Ca++, Mg++... Nhiều kết quả thực nghiệm đê xâc định vai trò của Ca++ trong quâ trình hình thănh điện thế sinh vật. Một số nhă khoa học giả thiết rằng, ở trín măng tế băo có câc kính dẫn "nhanh" vă "chậm" đối với câc ion. Khi tế băo hưng phấn, câc kính dẫn "nhanh" cho dòng Na+ văo trong tế băo để khử cực tế băo (tức đổi dấu điện tích đm sang dương). Sau đó câc kính dẫn "chậm" tiếp tục cho Na+ vă Ca++ văo trong tế băo để kết thúc quâ trình khử cực (tức lă xuất hiện điện thế hoạt động).
Lý thuyết măng của Bernstein, mặc dù đê được câc nhă khoa học bổ sung nhưng vẫn chưa đầy đủ. Do vậy, vấn đề năy vẫn còn phải tiếp tục nghiín cứu vă hoăn thiện.