يمكن لقطب كهربائي دقيق يُدخل في نسيج الدماغ أن يعزل جهد الفعل لعصبون واحد. توفر تقنية تسجيل الوحدة المفردة هذه القياس الأكثر مباشرة لمخرجات الخلية، وقد شكلت أساسًا لعلم الأعصاب النظمي.

من خلال ربط إشارات الخلايا العصبية بالمؤثرات الحسية، أو الأحداث السلوكية، أو نشاط الخلايا الأخرى، يستنتج الباحثون المعلومات التي تشفرها هذه الخلايا. وقد انبثقت اكتشافات كلاسيكية - مثل انتقائية التوجه في القشرة البصرية، وخلايا المكان في الحصين، والخلايا العصبية المرآتية في القشرة الحركية الأمامية - من دراسات أجريت على وحدات عصبية مفردة. ويمكن استخدام هذه الطريقة مع الحيوانات المخدرة أو الواعية أثناء سلوكها، وفي ظروف خاصة، مع المرضى الجراحيين من البشر.

تشمل التقنيات الحديثة مصفوفات متعددة الأقطاب الكهربائية التي تُسجّل بيانات عشرات أو مئات الوحدات في وقت واحد، والتسجيل المجاور للخلايا الذي يسمح بتحديد نوع الخلية المُسجّلة. ومن بين القيود صعوبة تحديد نوع الخلية من الموجات خارج الخلوية وحدها، وقلة عدد الخلايا المُسجّلة في أي منطقة مُحددة. وعلى الرغم من تطور الطرق البصرية، لا يزال تسجيل الوحدة المفردة متفوقًا من حيث الدقة الزمنية وتحليل توقيت النبضات.

• يسجل جهود الفعل من الخلايا العصبية الفردية
• يربط النشاط الخلوي بالمحفزات أو السلوك
• أساس العديد من الاكتشافات على مستوى الأنظمة
• غالباً ما يتم دمجها الآن مع مصفوفات متعددة الأقطاب الكهربائية