ऐक्शन पोटेंशिअल के अध्ययन के लिए नई प्रयोगात्मक विधियों के विकास की आवश्यकता है। 1955 के पहले के प्रारंभिक कार्यों ने तीन लक्ष्यों पर ध्यान केन्द्रित किया: एकल न्यूरॉन्स या अक्षतंतु से संकेतों को अलग करना, तेज़, संवेदनशील इलेक्ट्रॉनिक्स का विकास करना और इलेक्ट्रोड का इतना संकुचन ताकि एक एकल कोशिका के अंदर वोल्टेज को रिकॉर्ड किया जा सके।

पहली समस्या को स्क्विड जीनस "लोलिगो" के न्यूरॉन्स अक्षतंतु के अध्ययन से हल किया गया था। इन अक्षतंतु का व्यास काफी बड़ा होता है (लगभग 1 मिमी, या एक ठेठ न्यूरॉन से 100 गुना बड़ा) और उन्हें नग्न आंखों से देखा जा सकता है, उन्हें निकालने के लिए बनाने के लिए आसान है। हालांकि, "लोलिगो" अक्षतंतु, सभी उत्तेजनीय कोशिकाओं के प्रतिनिधि नहीं हैं और ऐक्शन पोटेंशिअल की कई अन्य प्रणालियों का अध्ययन किया गया है।

दूसरी समस्या को क्लैंप वोल्टेज के महत्वपूर्ण विकास के साथ संबोधित किया गया था, जिसने ऐक्शन पोटेंशिअल में अलग से अंतर्निहित आयनिक करेंट के अध्ययन की अनुमति दी और इलेक्ट्रॉनिक शोर के एक मुख्य स्रोत को समाप्त किया, करेंट "I" "C" जो संधारित्र के साथ जुडा है। चूंकि धरा ट्रांसमेम्ब्रेन वोल्टेज V के बदलाव के "C" समय दर के समान होती है, समाधान एक ऐसा सर्किट डिजाइन करना था जो "V" को स्थिर रखे (बदलाव का शून्य दर), चाहे झिल्ली में कोई भी धारा बह रही हो। इस प्रकार, "V" को स्थिर रखने के लिए आवश्यक धारा झिल्ली के माध्यम से बहते करेंट का मूल्य निर्धारित रखने के लिए सीधा प्रतिबिंब है। अन्य इलेक्ट्रॉनिक अग्रिम उच्च वोल्टेज इनपुट के साथ शामिल है उपयोग के उच्च प्रतिबाधा वाले इलेक्ट्रॉनिक्स और फैराडे केज, इसलिए माप वाले वोल्टेज को खुद मापन प्रभावित नहीं करता.

तीसरी समस्या है, एक छोटे से इलेक्ट्रोड को प्राप्त करना जो इतना छोटा हो जो वोल्टेज को रिकॉर्ड कर सके, एक एकल अक्षतंतु में बिना उसे परेशान किये हुए, इसे 1949 में ग्लास माइक्रोपेप्टाइड इलेक्ट्रोड के आविष्कार के साथ सुलझाया गया था, जो अन्य शोधकर्ताओं द्वारा जल्दी अपना लिया गया। इस विधि के शोधन के रूप में ठीक करने में सक्षम निर्माण करने के लिए सुझाव है कि इलेक्ट्रोड के टिप जो 100 Å (10 nm) हैं, जो उच्च प्रतिबाधा इनपुट देते हैं उनका प्रयोग किया जाना चाहिए। ऐक्शन पोटेंशिअल को छोटे इलेक्ट्रोड धातु के साथ रिकॉर्ड किया जा सकता है जिसे न्यूरॉन के बस बगल में रखा जाता है। वोल्टेज के साथ न्यूरोचिप युक्त EOSFET या रंजक के साथ ऑप्टिकल रूप से जो Ca के साथ संवेदनशील हैं।

जबकि ग्लास माइक्रोपिपेट इलेक्ट्रोड आयन चैनलों के माध्यम से कई धाराओं को मापने के लिए राशि से गुज़रता है, चैनल एक एकल आयन के विद्युत गुणों का अध्ययन बर्ट सक्मन और इरविन नेहर द्वारा पैच क्लैंप विकास के लिए 1970 में किया गया। इसके लिए उन्हें 1991 में फिजियोलॉजी या चिकित्सा में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया। पैच-क्लेम्पिंग ने पुष्टि की कि आयनिक चैनल में असतात प्रवाहकत्त्व होता है जैसे खुलना, बंद होना और निष्क्रिय.

ऑप्टिकल इमेजिंग प्रौद्योगिकी हाल के वर्षों में विकसित की गई है ताकि ऐक्शन पोटेंशिअल को मापा जा सके, चाहे अल्ट्रा स्पेशल रेजोल्यूशन द्वारा या समकालिक बहुसाईट रिकॉर्डिंग के माध्यम से. वोल्टेज के प्रति संवेदनशील रंजक के उपयोग से ऐक्शन पोटेंशिअल को ऑप्टिकली किया गया है, जिसे ऐसा कार्डियोमायोसाईट मेम्ब्रेन छोटे पैच से दर्ज होता है।

प्रयोगात्मक विधियां
दु:साध्य अवधि
रासायनिक सिनेप्सेस
झिल्ली क्षमता (मेम्ब्रेन पोटेंशिअल)