Molti tipi di canali ionici rispondono a segnali chimici (ligandi) piuttosto che a cambiamenti nel potenziale di membrana (Figura 4.4E-G). Il più importante di questi canali ionici ligando-gated nel sistema nervoso è la classe attivata dal legame dei neurotrasmettitori (Figura 4.4E). Questi canali sono essenziali per la trasmissione sinaptica e altre forme di fenomeni di segnalazione cellula-cellula discussi nei capitoli 5-8. Mentre i canali ionici voltaggio-gati alla base del potenziale d’azione permettono tipicamente il passaggio di un solo tipo di ione, i canali attivati da ligandi extracellulari sono di solito meno selettivi, permettendo a due o più tipi di ioni di passare attraverso il poro del canale.
Altri canali ligando-gati sono sensibili a segnali chimici provenienti dal citoplasma dei neuroni (vedi capitolo 8). Questi canali hanno domini di legame ai ligandi sulle loro superfici intracellulari che interagiscono con secondi messaggeri come il Ca2+ (Figura 4.4F) e i nucleotidi ciclici cAMP e cGMP (Figura 4.4G). Tali canali possono essere selettivi per ioni specifici come K+ o Cl-, o possono essere permeabili a tutti i cationi fisiologici. La funzione principale di questi canali è quella di convertire i segnali chimici intracellulari in informazioni elettriche. Questo processo è particolarmente importante nella trasduzione sensoriale, dove i canali gated dai nucleotidi ciclici convertono gli odori e la luce in segnali elettrici. Alcuni canali ionici attivati intracellularmente si trovano nella membrana della superficie cellulare, ma altri si trovano in membrane intracellulari come il reticolo endoplasmatico. Questi ultimi canali sono selettivamente permeabili al Ca2+ e regolano il rilascio di Ca2+ dal lume del reticolo endoplasmatico nel citoplasma. Il Ca2+ rilasciato può quindi innescare uno spettro di risposte cellulari.