Många typer av jonkanaler reagerar på kemiska signaler (ligander) snarare än på förändringar i membranpotentialen (figur 4.4E-G). Den viktigaste av dessa ligandstyrda jonkanaler i nervsystemet är den klass som aktiveras genom att binda neurotransmittorer (figur 4.4E). Dessa kanaler är viktiga för synaptisk överföring och andra former av cell-cell-signalfenomen som diskuteras i kapitel 5-8. Medan de spänningsstyrda jonkanaler som ligger till grund för aktionspotentialen vanligtvis tillåter endast en typ av jon att tränga igenom, är kanaler som aktiveras av extracellulära ligander vanligtvis mindre selektiva och tillåter två eller flera typer av joner att passera genom kanalporten.
Andra ligandstyrda kanaler är känsliga för kemiska signaler från neuronernas cytoplasma (se kapitel 8). Dessa kanaler har ligandbindande domäner på sina intracellulära ytor som interagerar med andra budbärare som Ca2+ (figur 4.4F) och de cykliska nukleotiderna cAMP och cGMP (figur 4.4G). Sådana kanaler kan vara selektiva för specifika joner som K+ eller Cl- eller kan vara permeabla för alla fysiologiska katjoner. Dessa kanalers huvudfunktion är att omvandla intracellulära kemiska signaler till elektrisk information. Denna process är särskilt viktig vid sensorisk transduktion, där kanaler som styrs av cykliska nukleotider omvandlar lukter och ljus till elektriska signaler. Vissa intracellulärt aktiverade jonkanaler finns i cellytans membran, men andra finns i intracellulära membran, t.ex. i det endoplasmatiska retikulumet. Dessa senare kanaler är selektivt permeabla för Ca2+ och reglerar frisättningen av Ca2+ från endoplasmatiska retikulumets lumen till cytoplasman. Det frigjorda Ca2+ kan sedan utlösa ett spektrum av cellulära reaktioner.