在正常情况下，运动神经末梢在动作电位去极相的影响下，大量含乙酰胆碱的襄泡向轴突膜移动。通过出泡作用，大量乙酰胆碱得以释出至神经-肌肉接头的间隙。襄泡的释放除受轴突膜电位变化的影响外，还与细胞间液中的Ca2 和Mg2 的浓度有关。动作电位的去极相可引起膜上的Ca2 通道开放，而Ca2 的进入量也决定着襄泡释放的数量；Mg2 则能竟争性地进入轴突，对抗Ca2 的作用。低镁血症时，Ca2 的进入增多，故乙酰胆碱的释放量也增多。此外，Mg2 还能抑制终板膜上乙酰胆碱受体对乙酰胆碱的敏感性。低镁血症时，这种抑制减弱。因此，神经-肌肉接头处兴奋传递加强。而且，Mg2 还能抑制神经纤维和骨骼肌的应激性；低镁血症时，神经纤维和骨骼肌的应激性就增高，故在临床上可出现一系列神经-肌肉应激性增高的表现如小束肌纤维收缩、震颤、阳性的Chvostek征和Trousseau征和手足搐搦。Mg2 还有抑制中枢神经系统的作用；低镁血症时这种抑制减弱，故可出现反射亢进，对声、光反应的过强、焦虑、易激动等症状。Mg2 对平滑肌也有抑制作用，低镁血症时平滑肌的兴奋可导致呕吐或腹泻。