En mikroelektrode som føres inn i hjernevevet kan isolere aksjonspotensialene til et enkelt nervecelle. Denne enkeltstående opptaksteknikken gir det mest direkte målet på en celles output og har vært grunnleggende for systemnevrovitenskap.

Ved å korrelere nevronets avfyring med sensoriske stimuli, atferdshendelser eller aktiviteten til andre celler, utleder forskere informasjonen som nevronet koder for. Klassiske oppdagelser – orienteringsselektivitet i visuell cortex, stedsceller i hippocampus, speilnevroner i premotorisk cortex – dukket opp fra enkeltenhetsstudier. Metoden kan brukes på bedøvede eller våkne, oppførende dyr og, under spesielle omstendigheter, på menneskelige kirurgiske pasienter.

Moderne varianter inkluderer multielektrodematriser som sampler dusinvis eller hundrevis av enheter samtidig, og juxtacellulær registrering som tillater merking av den registrerte cellen. Begrensninger inkluderer vanskeligheten med å identifisere celletype fra ekstracellulære bølgeformer alene og den sparsomme samplingen av et gitt område. Til tross for fremveksten av optiske metoder, er enkeltenhetsregistrering fortsatt uovertruffen for tidspresisjon og spike-timing-analyser.

• Registrerer aksjonspotensialer fra individuelle nevroner
• Knytt cellulær aktivitet til stimuli eller atferd
• Grunnlaget for mange oppdagelser på systemnivå
• Nå ofte kombinert med multielektrodematriser