On observe, que si l'on applique une seconde stimulation efficace très proche (moins d’une milliseconde) après la première stimulation, il n'y a pas de réponse qui apparaît pour cette seconde stimulation.

La fibre nerveuse est donc totalement inexcitable pendant la milliseconde suivant la première stimulation : cette période (0 à 1 ms) est appelée période réfractaire absolue. Elle correspond à une inexcitabilité de la fibre nerveuse.

Puis, de une à cinq millisecondes après la stimulation, on observe que le stimulus doit être d'une intensité très importante pour que la fibre nerveuse donne une réponse : cette période est appelée période réfractaire relative et correspond à une hypoexcitabilité de la fibre nerveuse. Après 5 ms, l'intensité minimale du stimulus nécessaire pour observer une réponse est inférieure au seuil : cette période nommée « supernormale » correspond à une hyperexcitabilité de la fibre nerveuse, c'est-à-dire que la fibre nerveuse est plus favorable à donner une réponse. Après la phase d'hyperexcitabilité, on observe un retour à la phase normale.