Les seules cellules excitables, c'est-à-dire capables de produire un potentiel d'action, sont la cellule nerveuse et la cellule musculaire. L'excitation s'obtient par l'apport d'une certaine quantité de charges électriques qui réduit le potentiel de repos jusqu'à une valeur que l'on appelle le seuil d'excitation. Le déclenchement du potentiel d'action s'obtient facilement au niveau de la cellule nerveuse en apportant une petite quantité de courant. Par contre, c'est plus difficile avec une cellule musculaire. Cette dernière est en effet moins facilement excitable et requiert une plus grande quantité de courant pour atteindre le seuil d'excitation.

La plus ou moins grande excitabilité d'une cellule se traduit par la loi de Lapicque. Celle ci décrit la relation entre l'intensité d'un courant de forme rectangulaire et la durée minimum pendant laquelle il faut appliquer ce courant pour obtenir l'excitation (voir la loi fondamentale de l'élecrostimulation dans le chapitre « Principes fondamentaux de l’électrostimulation. C'est la réponse mécanique musculaire ou son absence qui détermine s'il y a eu excitation ou pas. Toutefois, cette réponse mécanique révèle soit l'excitation du nerf moteur soit l'excitation directe des fibres musculaires. Lorsqu'on utilise sur un muscle normalement innervé des impulsions rectangulaires, la réponse mécanique observée traduit toujours l'excitation du nerf moteur, car les motoneurones sont plus facilement excitables que les fibres musculaires. La réponse mécanique observée avec des impulsions rectangulaires est due à une excitation directe des fibres musculaires uniquement si ces dernières sont soustraites à la commande nerveuse, comme c'est le cas lors d'une dénervation. Toutefois, expérimentalement, on peut analyser l'excitabilité des fibres musculaires et obtenir leur courbe intensité/durée en curarisant le patient. De la sorte, la transmission synaptique entre motoneurone et plaque motrice est bloquée. Le graphique ci-dessous donne une moyenne de la relation I/t pour des motoneurones et pour des fibres musculaires.

Ce qui empêche une observation détaillée soit d'une courbe soit de l'autre. En utilisant une échelle logarithmique on retrouve une observation bien détaillée des deux courbes (voir graphique suivant).

Ces courbes démontrent clairement qu'il est impossible au moyen d'impulsions rectangulaires d'exciter directement les fibres musculaires d'un muscle dont la commande nerveuse est intacte. Elles nous permettent également de comprendre qu'en cas de dénervation partielle, des impulsions rectangulaires de longue durée (plusieurs dizaines de ms) excitent non seulement les fibres musculaires dénervées mais également les motoneurones de la partie toujours innervée. Par contre, des impulsions rectangulaires de courtes durées (quelques dixièmes de ms) excitent uniquement les motoneurones sans avoir aucun effet sur les fibres musculaires dénervées.

Il faut toutefois tempérer les propos du paragraphe précédent car les courbes d'excitabilité des graphiques ci-dessus concernent des fibres musculaires saines, seulement soustraites à leur commande nerveuse par curarisation. La situation est différente avec du muscle dénervé suite à une lésion du nerf périphérique, car l'excitabilité des fibres musculaires saines et des fibres musculaires dénervées est différente. La courbe d'excitabilité des fibres musculaires dénervées se déplace vers la droite. C'est-à-dire qu'une fibre musculaire dénervée est moins excitable qu'une fibre musculaire saine et ce d'autant plus que la dénervation est ancienne. Avec le temps d'ailleurs, le tissu musculaire dénervé risque d'évoluer vers la sclérose et de perdre ses propriétés d'excitabilité.

Ainsi donc, si des impulsions rectangulaires de 10 ms de largeur sont capables d'exciter des fibres musculaires saines, pour exciter des fibres musculaires dénervées il faut des impulsions beaucoup plus longues, de l'ordre de 100 ms.