L’ampiezza del potenziale d’azione attivato in ogni singola fibra nervosa è indipendente dalla forza dello stimolo eccitante, purché quest’ultimo sia adeguato. Uno stimolo elettrico al di sotto della forza di soglia non riesce a suscitare un potenziale di spike propagato. Se è di forza di soglia o superiore, si genera uno spike (un impulso nervoso) di grandezza massima. O la singola fibra non risponde con la produzione di spike, o risponde al massimo delle sue capacità nelle condizioni del momento. Questa proprietà della singola fibra nervosa è chiamata relazione tutto-o-niente. Questa relazione vale solo per l’unità di tessuto; per il tessuto nervoso l’unità è la cellula nervosa, per il muscolo scheletrico l’unità è la singola fibra muscolare e per il cuore l’unità è l’intero padiglione auricolare o l’intero ventricolo.
Stimoli troppo deboli per produrre uno spike creano, tuttavia, un elettrotonus locale, la grandezza del potenziale elettronico che aumenta progressivamente con la forza dello stimolo, fino a generare uno spike. Questo dimostra la relazione tutto-o-niente nella produzione di spike.
Il precedente resoconto riguarda la risposta di una singola fibra nervosa. Se viene stimolato un tronco nervoso, quando lo stimolo eccitante viene progressivamente aumentato al di sopra di una soglia, un numero maggiore di fibre risponde. Il minimo stimolo efficace (cioè la soglia) è adeguato solo per le fibre di alta eccitabilità, ma uno stimolo più forte eccita tutte le fibre nervose. Aumentando ulteriormente lo stimolo aumenta la risposta di tutto il nervo.
Il muscolo cardiaco è eccitabile, cioè risponde agli stimoli esterni contraendosi. Se lo stimolo esterno è troppo debole, non si ottiene alcuna risposta; se lo stimolo è adeguato, il cuore risponde al meglio delle sue capacità. Di conseguenza, le orecchiette o i ventricoli si comportano come una singola unità, così che uno stimolo adeguato produce normalmente una contrazione completa delle orecchiette o dei ventricoli. La forza della contrazione ottenuta dipende dallo stato in cui si trovano le fibre muscolari. Nel caso delle fibre muscolari, la singola fibra muscolare non risponde affatto se lo stimolo è troppo debole. Tuttavia, risponde al massimo quando lo stimolo sale alla soglia. La contrazione non aumenta se la forza dello stimolo aumenta ulteriormente. Stimoli più forti fanno entrare in azione più fibre muscolari e quindi la tensione di un muscolo aumenta all’aumentare della forza dello stimolo applicato ad esso.