多くの種類のイオンチャネルは、膜電位の変化ではなく、化学シグナル（リガンド）に反応します（図4.4E-G）。 神経系におけるこれらのリガンド依存性イオンチャネルの中で最も重要なのは、神経伝達物質との結合によって活性化されるクラスである（図4.4E）。 これらのチャネルは、5-8章で述べるシナプス伝達やその他の細胞間シグナル伝達現象に必須である。 活動電位の基礎となる電位依存性イオンチャネルは、通常1種類のイオンしか透過させないのに対し、細胞外リガンドによって活性化されるチャネルは通常選択性が低く、2種類以上のイオンがチャネル孔を通過できる。
その他のリガンド依存性チャネルは、ニューロンの細胞質内からの化学シグナルに敏感である（第8章を参照）。 これらのチャネルは細胞内表面にリガンド結合ドメインを持ち、Ca2+（図4.4F）、環状ヌクレオチドcAMPやcGMP（図4.4G）などのセカンドメッセンジャーと相互作用します。 このようなチャネルは、K+ や Cl- などの特定のイオンに選択的であったり、すべての生理的陽イオンに透過的であったりする。 これらのチャネルの主な機能は、細胞内の化学シグナルを電気情報に変換することである。 このプロセスは感覚伝達において特に重要であり、環状ヌクレオチドによってゲートされたチャネルは、匂いや光を電気信号に変換する。 細胞内で活性化されたイオンチャネルは、細胞表面膜に存在するものもあれば、小胞体などの細胞内膜に存在するものもあります。 後者のイオンチャネルは、Ca2+に対して選択的に透過し、小胞体の内腔から細胞質へのCa2+の放出を制御している。 放出されたCa2+は、様々な細胞応答を引き起こすことができる。