Mikroelektroda wprowadzona do tkanki mózgowej pozwala na wyizolowanie potencjałów czynnościowych pojedynczego neuronu. Ta technika rejestracji pojedynczych jednostek zapewnia najbardziej bezpośredni pomiar aktywności komórki i stanowi fundament neuronauki systemowej.

Korelując aktywność neuronu z bodźcami sensorycznymi, zdarzeniami behawioralnymi lub aktywnością innych komórek, naukowcy wnioskują o informacjach kodowanych przez neuron. Klasyczne odkrycia – selektywność orientacji w korze wzrokowej, komórki umiejscowienia w hipokampie, neurony lustrzane w korze przedruchowej – wyłoniły się z badań na pojedynczych jednostkach. Metodę tę można stosować u znieczulonych lub przytomnych, zachowujących się zwierząt, a w szczególnych okolicznościach także u ludzi poddanych zabiegom chirurgicznym.

Nowoczesne warianty obejmują układy wieloelektrodowe, które próbkują dziesiątki lub setki jednostek jednocześnie, oraz rejestrację juxtacellularną, która umożliwia etykietowanie rejestrowanej komórki. Do ograniczeń należą trudności w identyfikacji typu komórki na podstawie samych przebiegów pozakomórkowych oraz rzadkie próbkowanie dowolnego obszaru. Pomimo rozwoju metod optycznych, rejestracja z wykorzystaniem pojedynczej jednostki pozostaje niezrównana pod względem precyzji czasowej i analizy czasu wyładowań.

• Rejestruje potencjały czynnościowe z poszczególnych neuronów
• Łączy aktywność komórkową z bodźcami lub zachowaniem
• Podstawy wielu odkryć na poziomie systemowym
• Obecnie często łączone z układami wieloelektrodowymi