L' era moderna della stimolazione elettrica inizia nel 1980, allorché Merton e Morton dimostrano la possibilità di suscitare movimenti negli arti e registrare i potenziali d' azione motori composti, o provocare la percezione di fosfeni (anelli luminosi), senza intervenire chirurgicamente per raggiungere la corteccia. Da allora questa tecnica ha avuto un grande sviluppo.
L'idea di base consiste nel far scorrere un impulso di corrente attraverso due elettrodi, anodo e cartodo, posti sulla cute (transcutanei) o impiantati, in corrispondenza della zona da stimolare. All' interfaccia tra elettrodi e tessuto, il flusso di elettroni è trasformato in flusso di ioni, e viceversa.

Stimolazione corticale.

Prima di descrivere le caratteristiche dell' impulso stimolante, è utile esaminare il percorso della corrente nel caso, più critico, della stimolazione corticale.
La fig.1(a) mostra un elettrodo superficiale, posto sullo scalpo, ed i tessuti tra esso e la corteccia. Sono anche riportati i valori tipici della resistività (in Ohm\cm) di questi tessuti.
Lo scalpo comprende il cuoio capelluto, con i suoi recettori sensoriali, ed i muscoli scheletrici. La resisitività di questi ultimi è maggiore per correnti trasversali (T) alle fibre, rispetto a quelle longitudinali (L). Al di sotto dello scalpo ci sono le ossa del cranio, ad elevata  resisitività: questo strato rappresenta un considerevole ostacolo al flusso di corrente. Infine, gli strati sottostanti presentano resistività decisamente inferiori: quella del fluido cerebrospinale è di 65 Ohm\cm, mentre il valore medio per il cervello è di 500 Ohm\cm.
La fig.1(b) illustra concettualmente come la corrente possa raggiungere la corteccia dall' elettrodo.
Immediatamente sotto l' elettrodo, la densità di corrente è la più alta : i recettori sensoriali del dolore sono facilmente stimolati, anche se hanno una sensibilità assoluta minore rispetto ad altre fibre. La maggior parte della corrente si disperde lateralmente nello scalpo a causa dell' elevata resisitività del cranio. Una buona parte della corrente che riesce ad attraversare il cranio, si disperde lateralmente nel fluido cerebrospinale. Solo una piccola percentuale (5-10%) della corrente iniettata dall' elettrodo raggiunge il cervello.
L' ovvio obiettivo è quello  di stimolare la corteccia limitando la sensazione percepita sullo scalpo. Ciò si può ragggiungere con un'opportuna scelta della durata e dell' intensità dell' impulso di corrente, in relazione alla soglia di eccitazione dei neuroni dello scalpo e dei neuroni motori corticali. In un fondamentale lavoro, Geddes ha dimostrato che l' impulso ottimale deve avere durata molto breve, dell' ordine di 10 microsecondi o meno (questa è anche la durata scelta da Merton e Morton), e che l' intensità di corrente deve essere elevata, in modo che una quantità sufficiente di corrente raggiunga il cervello. La densità di corrente di soglia nella stimolazione elettrica ha un valore di 775 microA/cm^2).
Un impulso di corrente ottimale, quindi, dopo una rapida salita, ha un decadimento esponenziale, la cui costante di tempo è dell' ordine della decina di microsecondi.
Esso deriva dalla scarica di un condensatore che presenta ha suoi capi una d.d.p. di 1500-2000V. Questa elevata tensione provoca il breakdown nella resistenza degli strati che separano l' elettrodo dalle fibre nervose da stimolare, consentendo un sufficiente passaggio di corrente. Forme focalizzanti per l' anodo e il catodo, composte da un anodo unipolare e da una serie di catodi, consentono di ridurre la tensione massima dell' impulso, con conseguente riduzione del dolore percepito dal soggetto.

Stimolazione funzionale.

La stimolazione elettrica funzionale (FES) è una tecnica per la riabilitazione di pazienti lesi al midollo spinale . Utilizza stimolatori elettrici per indurre corrente attraverso la membrana delle fibre nervose. Questa corrente stimola un potenziale d’azione (Aps) che si propaga lungo il nervo ed induce la contrazione muscolare attraverso la mediazione di meccanismi sinaptici ancora attivi in soggetti paraplegici. Infatti questi generalmente presentano una lesione al solo primo motoneurone presente nella corteccia cerebrale. Realizzazioni pratiche della FES riguardano sia gli arti superiori che inferiori ; con riferimento agli arti inferiori Marsolais e Kobetic [1987] hanno sviluppato uno stimolatore portatile (open loop) che applica treni di correnti impulsive bifasiche pulsanti nei punti motori dei muscoli usando elettrodi intramuscolari percutanei . Graupe et al. [1988] hanno realizzato uno stimolatore ad anello chiuso in cui la stimolazione in corrente era controllata dal segnale elettromiografico (EMG) del tronco superiore. Elettrodi extracutanei sono stati usati per la stimolazione e per misurare la risposte del segnale EMG del muscolo stimolato. Con i sistemi descritti soggetti paraplegici potevano camminare per 300 metri ed alcuni di essi salire scale. Riferendoci ad applicazioni relative agli arti superiori Buchett et al. [1988] hanno classificato il movimento della mano in soggetti paraplegici adoperando come controllore un trasduttore di posizione. Questi forniva la sua uscita al modulo stimolatore che di conseguenza applicava corrente pulsante al muscolo attraverso elettrodi percutanei . Nel controllo di detti stimolatori Crago et al. [1976] hanno combinato linearmente segnali di forza e di posizione della tenuta in mano di un oggetto. In questa maniera e variando l’ampiezza dell’impulso di corrente della corrente stimolatrice potevano controllare la posizione delle dita prima dell’acquisizione dell’oggetto e la forza di tenuta e di apertura dopo il contatto. Tutti gli autori citati applicano correnti monofase o bifase impulsive agli arti per stimolare le fibre nervose innervate nei muscoli. Per questa ragione numerosi ricercatori hanno studiato la soglia di risposta delle fibre nervose a segnali di correnti introducendo modelli elettrici differenti per l’eccitazione e la propagazione dell ’Aps . McNeal studiò la risposta di fibre nervose mieliniche a un impulso catodico applicato con un elettrodo sferico. Il comportamento elettrico di una fibra fu simulato con una rete costituita dalla cascata di 11 dipoli ciascuno rappresentante un nodo di Ranvier il centrale dei quali modellato con l’equazione di Frankenhauser-Huxley (F&H) [1964]. Per evocare un AP con un elettrodo di 1 mm lontano dalla fibra furono necessari 100 microS e 226 microA . Rattay [1986,1988,1989] estese gli studi di McNeal considerando sia la fibra mielinica che quella amielinica ed elettrodi di diversa geometria. Gorman e Mortimer [1983] analizzarono la possibilità di un eccitazione selettiva di una fibra interna ad un nervo variando i parametri elettrici della stimolazione. Ottennero selettività usando stimoli bifasi di opportuna ampiezza. Veltink et al. [1989] studiarono lo stesso problema come funzione della posizione degli elettrodi mostrando la possibilità di un selettiva eccitazione usando elettrodi intraneuronali. La stimolazione nervosa può inoltre essere operata attraverso la variazione di campi magnetici. Questo metodo è fonte di studi recenti sembrando indolore rispetto alla convenzionale stimolazione elettrica realizzata attraverso elettrodi superficiali; la riduzione del dolore sembra essere dovuta alla differente distribuzione spaziale della densità di corrente indotta nei vari tessuti.la corrente che scorre nella bobina genera un campo magnetico il quale a sua volta induce nel tessuto biologico un campo elettrico. Il campo elettrico indotto da luogo ad una corrente attraverso la membrana del nervo in grado di eccitare la fibra nervosa. In particolare Polson et al. [1982] provò sperimentalmente la fattibilità di tale stimolazione sui nervi del tronco. Investigazioni teoriche sono state realizzate usando insieme il modello di F&H [1964] e quello di Hodgkin-Huxley (H&H) [1952] per valutare la soglia della stimolazione nervosa indotta da campi magnetici [Reilly,1989 ; Roth & Basser,1990]. Tutti gli autori citati hanno studiato l’azione sul nervo di un flusso di corrente attraverso un mezzo omogeneo, isotropo e non dispersivo . Tali condizioni naturalmente non sono mai soddisfatte completamente.