En mikroelektrode, der føres ind i hjernevæv, kan isolere aktionspotentialerne fra en individuel neuron. Denne enkeltstående registreringsteknik giver det mest direkte mål for en celles output og har været grundlæggende for systemneurovidenskab.

Ved at korrelere neuronens affyring med sensoriske stimuli, adfærdsmæssige begivenheder eller aktiviteten i andre celler, udleder forskere den information, som neuronen koder for. Klassiske opdagelser - orienteringsselektivitet i visuel cortex, stedceller i hippocampus, spejlneuroner i præmotorisk cortex - opstod fra enkeltstående undersøgelser. Metoden kan bruges på bedøvede eller vågne, opførende dyr og under særlige omstændigheder på menneskelige kirurgiske patienter.

Moderne varianter inkluderer multi-elektrode arrays, der sampler snesevis eller hundredvis af enheder samtidigt, og juxtacellulær optagelse, der tillader mærkning af den optagede celle. Begrænsninger inkluderer vanskeligheden ved at identificere celletype udelukkende ud fra ekstracellulære bølgeformer og den sparsomme sampling af et givet område. Trods fremkomsten af ​​optiske metoder forbliver enkelt-enhedsoptagelse uovertruffen for tidsmæssig præcision og spike-timing analyser.

• Registrerer aktionspotentialer fra individuelle neuroner
• Forbinder cellulær aktivitet med stimuli eller adfærd
• Grundlaget for mange opdagelser på systemniveau
• Nu ofte kombineret med multielektrodearrays