Điện thế hoạt động ghi lại ở cơ tâm thất được thể hiện trên hình 9-3, trung bình khoảng 105 mV, điều này có nghĩa là điện thế bên trong tế bào từ giá trị rất âm, khoảng -85 mV giữa mỗi nhịp đập lên khoảng 20 mV trong mỗi nhịp đập của tim. Sau đỉnh nhọn (spike) của điện thế hoạt động ban đầu, màng tế bào vẫn khử cực khoảng 0,2 giây, thể hiện bởi giai đoạn bình nguyên (plateau), theo sau giai đoạn bình nguyên là giai đoạn tái cực đột ngột. Sự xuất hiện của giai đoạn bình nguyên này trong điện thế hoạt động làm cho tâm thất co kéo dài hơn 15 lần so với cơ xương.

Điều gì làm kéo dài điện thế hoạt động và xuất hiện của giai đoạn bình nguyên?

Tại sao điện thế hoạt động của cơ tim dài và tại sao nó có giai đoạn bình nguyên, trong khi điện thế hoạt động của cơ vân không có giai đoạn bình nguyên? Cơ sở sinh lí của những câu hỏi này sẽ được trả lời sau, nhưng được tóm tắt lại như sau.

Ít nhất hai thuộc tính của màng tế bào cơ tim và cơ vân đóng góp vào sự kéo dài của điện thế hoạt động và giai đoạn bình nguyên ở cơ tim. Thứ nhất, điện thế hoạt động của cơ vân được tạo ra hầu như bởi sự mở đột ngột của một lượng lớn kênh natri nhanh cho phép một lượng ion natri khổng lồ đi vào bên trong sợi cơ vân từ dịch ngoại bào. Những kênh này được gọi là kênh nhanh bởi vì chúng mở chỉ khoảng vài phần ngàn giây và sau đó đột ngột đóng lại. Cuối sự đóng lại của kênh này, sự tái cực xảy ra và điện thế hoạt động kết thúc trong khoảng một phần ngàn giây.

Trong cơ tim, điện thế hoạt động được tạo ra bởi sự mở ra của 2 kênh: (1) kênh natri nhanh như trong cơ vân và (2) một kênh hoàn toàn khác là kênh canxi chậm (L-type calcium channels), còn được gọi là kênh natri – canxi. Thành phần kênh thứ hai này khác so với kênh natri nhanh là chúng mở ra chậm hơn và thậm chí quan trọng hơn là chúng mở trong khoảng vài phần mười giây. Trong suốt khoảng thời gian này, một lượng lớn cả ion natri và canxi đi qua những kênh này để vào bên trong tế bào cơ tim và quá trình này giúp duy trì một thời gian khử cực dài, tạo ra giai đoạn bình nguyên trong điện thế hoạt động. Hơn thế nữa, ion canxi mà đi vào trong suốt giai đoạn bình nguyên này kích hoạt quá trình co cơ, ngược lại ion canxi gây ra co cơ vân có nguồn gốc từ lưới nội cơ tương.

Sự khác biệt chủ yếu về mặt chức năng thứ hai là sự khác biệt giữa cơ tim và cơ vân đóng góp vào cả giai đoạn khử cực kéo dài và giai đoạn bình nguyên của nó là:

Ngay sau khi bắt đầu điện thế hoạt động, tính thấm của màng cơ tim đối với ion kali giảm khoảng 5 lần, một hiệu ứng không xảy ra bên trong cơ vân. Sự giảm tính thấm đối với ion kali có thể do lượng nhiều ion canxi đi vào bên trong tế bào qua kênh canxi đã nói ở trên. Bất kể vì lí do gì, sự giảm tính thấm đối với ion kali làm giảm mạnh dòng ion kali mang điện tích dương ra bên ngoài trong suốt giai đoạn bình nguyên và bằng cách này ngăn cản sự trở về điện thế nghỉ của màng tế bào. Khi kênh canxi chậm đóng lại vào khoảng sau 0,2 đến 0,3 giây và dòng ion canxi, natri đi vào ngừng lại, tính thấm của màng tế bào với ion kali cũng tăng lên nhanh chóng; sự mất ion kali nhanh chóng này từ sợi cơ ngay lập tức làm điện thế màng tế bào trở về mức điện thế nghỉ, vì thế kết thúc điện thế hoạt động.