Mithilfe einer in das Hirngewebe eingeführten Mikroelektrode lassen sich die Aktionspotenziale einzelner Neuronen isolieren. Diese Einzelzellableitungstechnik ermöglicht die direkteste Messung der Zellaktivität und ist grundlegend für die Systemneurowissenschaften.

Durch die Korrelation der neuronalen Aktivität mit sensorischen Reizen, Verhaltensereignissen oder der Aktivität anderer Zellen erschließen Forscher die vom Neuron kodierten Informationen. Klassische Entdeckungen – wie die Orientierungsselektivität im visuellen Kortex, Ortszellen im Hippocampus und Spiegelneuronen im prämotorischen Kortex – stammen aus Einzelzellableitungen. Die Methode lässt sich an narkotisierten oder wachen, sich verhaltenden Tieren und unter bestimmten Umständen auch an chirurgischen Patienten anwenden.

Moderne Varianten umfassen Multielektroden-Arrays, die Dutzende oder Hunderte von Zellen gleichzeitig abtasten, sowie juxtazelluläre Ableitungen, die eine Markierung der aufgezeichneten Zelle ermöglichen. Zu den Einschränkungen zählen die Schwierigkeit, den Zelltyp allein anhand extrazellulärer Wellenformen zu identifizieren, und die geringe Abtastdichte einzelner Bereiche. Trotz des Aufkommens optischer Methoden ist die Einzelzellableitung hinsichtlich zeitlicher Präzision und Spike-Timing-Analyse weiterhin unübertroffen.

• Zeichnet Aktionspotenziale einzelner Neuronen auf
• Verknüpft zelluläre Aktivität mit Reizen oder Verhalten
• Grundlage vieler Entdeckungen auf Systemebene
• Heute häufig kombiniert mit Multi-Elektroden-Arrays