上世紀(jì)中后期的生理學(xué)家用兩棲類動物做實驗時，發(fā)現(xiàn)青蛙或蟾蜍的某些組織在離體的情況下，也能在一定的時間內(nèi)維持和表現(xiàn)出某些生命現(xiàn)象。這些生命現(xiàn)象的表現(xiàn)之一是：當(dāng)這些組織受到一些外加的刺激因素（如機(jī)械的、化學(xué)的、溫?zé)岬幕蜻m當(dāng)?shù)碾姶碳ぃ┳饔脮r，可以應(yīng)答性出現(xiàn)一些特定的反應(yīng)或暫時性的功能改變。這些活組織或細(xì)胞對外界刺激發(fā)生反應(yīng)的能力，就是生理學(xué)最早對于興奮性（excitability）的定義。例如，把蟾蜍的腓腸肌和支配它的神經(jīng)由體內(nèi)剝離出來，制成神經(jīng)-肌肉標(biāo)本，這時如果在神經(jīng)游離端一側(cè)輕輕地觸動神經(jīng)，或通以適當(dāng)?shù)碾娏?，那么在?jīng)過一個極短的潛伏期后，可以看到肌肉出現(xiàn)一次快速的縮短和舒張；如把刺激直接施加于肌肉，也會引起類似的收縮反應(yīng)；而且只要刺激不造成組織的損傷，上述反應(yīng)可以重復(fù)出現(xiàn)。這就是神經(jīng)和肌肉組織具有興奮性能證明。實際上，幾乎所有活組織或細(xì)胞都具有某種程度的對外界刺激發(fā)生反應(yīng)的能力，只是反應(yīng)的靈敏度和反應(yīng)的表現(xiàn)形式有所不同。在各種動物組織中，一般以神經(jīng)和肌細(xì)胞，以及某些腺細(xì)胞表現(xiàn)出較高的興奮性；這就是說它們只需接受較小的程度的刺激，就能表現(xiàn)出某種形式的反應(yīng)，因此稱為可興奮細(xì)胞或可興奮組織。不同組織或細(xì)胞受刺激而發(fā)生反應(yīng)時，外部可見的反應(yīng)形式有可能不同，如各種肌細(xì)胞表現(xiàn)機(jī)械收縮，腺細(xì)胞表現(xiàn)分泌活動等，但所有這些變化都是由刺激引起的，因此把這些反應(yīng)稱之為興奮（excitation）。人和高等動物的細(xì)胞和組織一樣具有興奮性，但在離體情況下要保持它們的興奮性，需要嚴(yán)格的環(huán)境條件，因此在研究組織的興奮性時，常用較低等動物的組織作為觀察對象。

隨著電生理技術(shù)的發(fā)展和資料的積累，興奮性和興奮的概念有了新的含義。大量事實表明，各種可興奮細(xì)胞處于興奮狀態(tài)時，雖然可能有不同的外部表現(xiàn)，但它們都有一個共同的、最先出現(xiàn)的反應(yīng)，這就是受刺激處的細(xì)胞膜兩側(cè)出現(xiàn)一個特殊形式的電變化（它由細(xì)胞本身所產(chǎn)生，不應(yīng)與作為刺激使用的外加電刺激相混淆），這就是動作電位；而各種細(xì)胞所表現(xiàn)的其他外部反應(yīng)，如機(jī)械收縮和分泌活動等，實際上都是由細(xì)胞膜的動作電位進(jìn)一步觸發(fā)和引起的。在神經(jīng)細(xì)胞，特別是它的延續(xù)很長、起著信息傳送作用的軸突（神經(jīng)纖維），在受刺激而興奮時并無肉眼可見的外部反應(yīng)，其反應(yīng)只是用靈敏的電測量儀器才能測出的動作電位。在多數(shù)可興奮細(xì)胞（以神經(jīng)和骨骼肌、心肌細(xì)胞為主），當(dāng)動作電位在受刺激部位產(chǎn)生后，還可以沿著細(xì)胞膜向周圍擴(kuò)布，使整個細(xì)胞膜都產(chǎn)生一次類似的電變化。既然動作電位是大多數(shù)可興奮細(xì)胞受刺激時共有的特征性表現(xiàn)，它不是細(xì)胞其他功能變化的伴隨物，而是細(xì)胞表現(xiàn)其他功能的前提或觸發(fā)因素，因此在近代生理學(xué)中，興奮性被理解為細(xì)胞在受刺激時產(chǎn)生動作電位的能力，而興奮一詞就成為產(chǎn)生動作電位的過程或動作電位的同義語了。只有那些在受刺激時能出現(xiàn)動作電位的組織，才能稱為可興奮組織；只有組織產(chǎn)生了動作電位時，才能說組織產(chǎn)生了興奮。這樣的理解顯然比原定義更嚴(yán)格些。

據(jù)此定義，可以對上述神經(jīng)-肌標(biāo)本的現(xiàn)象描述如下：當(dāng)刺激作用于坐骨神經(jīng)某一點時，由于神經(jīng)纖維具有興奮性而出現(xiàn)興奮，即產(chǎn)生了動作電位，此動作電位（常稱為神經(jīng)沖動）沿著神經(jīng)纖維傳向它們所支配的骨骼肌纖維，通過神經(jīng)-肌接頭處的興奮傳遞（即ACh參加的跨膜信號轉(zhuǎn)換），再引起骨骼肌細(xì)胞興奮而產(chǎn)生動作電位，以后是動作電位沿整個肌細(xì)胞膜傳遍整個肌細(xì)胞，并觸發(fā)了細(xì)胞內(nèi)收縮蛋白質(zhì)的相互作用，表現(xiàn)出肌肉一次快速的收縮和舒張。