Multe tipuri de canale ionice răspund mai degrabă la semnale chimice (liganzi) decât la modificări ale potențialului membranar (Figura 4.4E-G). Cel mai important dintre aceste canale ionice portate de liganzi în sistemul nervos este clasa activată prin legarea neurotransmițătorilor (figura 4.4E). Aceste canale sunt esențiale pentru transmisia sinaptică și pentru alte forme de fenomene de semnalizare celulă-celulă discutate în capitolele 5-8. În timp ce canalele ionice deschise la tensiune care stau la baza potențialului de acțiune permit de obicei permeabilitatea unui singur tip de ion, canalele activate de liganzi extracelulari sunt de obicei mai puțin selective, permițând trecerea a două sau mai multe tipuri de ioni prin porul canalului.
Alte canale deschise la liganzi sunt sensibile la semnalele chimice din interiorul citoplasmei neuronilor (vezi capitolul 8). Aceste canale au domenii de legare a ligandului pe suprafețele lor intracelulare care interacționează cu al doilea mesager, cum ar fi Ca2+ (figura 4.4F) și nucleotidele ciclice cAMP și cGMP (figura 4.4G). Astfel de canale pot fi selective pentru ioni specifici, cum ar fi K+ sau Cl-, sau pot fi permeabile la toți cationii fiziologici. Funcția principală a acestor canale este de a converti semnalele chimice intracelulare în informații electrice. Acest proces este deosebit de important în transducția senzorială, unde canalele activate de nucleotide ciclice transformă mirosurile și lumina în semnale electrice. Unele canale ionice activate intracelular se află în membrana de la suprafața celulară, dar altele se află în membranele intracelulare, cum ar fi reticulul endoplasmatic. Aceste din urmă canale sunt permeabile în mod selectiv la Ca2+ și reglează eliberarea de Ca2+ din lumenul reticulului endoplasmatic în citoplasmă. Ca2+ eliberat poate declanșa apoi un spectru de răspunsuri celulare.
.