Um die beim EKG registrierten Signale erklären zu können, muss man sich mit den komplizierten Vorgängen an Muskel- und Nervenzellen beschäftigen.
Zur Erklärung der Entstehung von Aktionspotenzialen wird hier ein vereinfachtes Modell benutzt, nur die zum Verständnis der Vorgänge wesentlichen Ionen werden erwähnt. Die Vorgänge an der Zellmembran durchlaufen die folgende Phasen:

Ruhepotenzial ( elektr. Ladung in Ruhe)

Depolarisation ( Entladung)

Repolarisation ( Wiederaufladung)

Zellen sind von Membranen umgeben, bei Muskel- und Nervenzellen stellte man fest, dass an den Zellmembranen eine geringe elektrische Spannung von etwa -90 mV anliegt. Diese kommt dadurch zustande, dass elektrisch geladene Teilchen, Ionen genannt, unterschiedlich im intra- und extrazellulären Raum verteilt sind. Die Teilchen werden aktiv gegen ein Konzentrationsgefälle durch die Zellmembran transportiert, der Transportmechanismus wird Natrium-Kaliumpumpe genannt. Natrium-Ionen sind in der Phase des Ruhepotenzials extrazellulär konzentriert und Kalium -Ionen intrazellulär. Die beteiligten negativen Ionen spielen für das Verständnis der Vorgänge keine Rolle und werden daher hier nicht weiter erwähnt. Die Zellmembran ist in der Lage, die Durchlässigkeit für Teilchen zu verändern, in der Phase des Ruhepotenzials ist die Zellmembran an den normalen Herzzellen jedoch weitgehend undurchlässig. Die Außenwand der Zellen ist im Ruhezustand positiv, das Zellinnere negativ. Die zur Teilchenkonzentration benötigte Energie wird in Form von energiereichen Phosphaten bereitgestellt.(ATP)

Zwei in gleicher Richtung wirkende Kräfte beeinflussen die am Ruhepotenzial beteiligten Ionen:

Die Teilchen haben intra- und extrazellulär eine stark unterschiedliche Konzentration und sind bestrebt, diese auszugleichen. (Diffusion an einer semipermeablen Membran = Osmose)

Die Teilchen haben unterschiedliche elektrische Ladung und ziehen sich daher an (elektrische Anziehungskraft)

Die Zelle steht in der Phase des Ruhepotentials unter Spannung und ist in der Lage, sich zu entladen.