При цьому ми точно знаємо як склад рідини з обох боків мембрани, так і різницю потенціалів, що дозволяє достатньо точно характеризувати канали, використовуючи рівняння Нернста та Гольдмана-Ходжкіна-Каца. Таким чином, на цьому рівні електофізіологія перетворюється на фізику каналів. При цьому, якщо в ізольовану ділянку мембрани потрапив один іонний канал, то ми спостерігатимемо поведінку одиничної білкової молекули, і, якщо це ліганд-регульований канал-рецептор, то її взаємодію з іншими одиничними молекулами.