En mikroelektrod som förs in i hjärnvävnaden kan isolera aktionspotentialerna hos en enskild neuron. Denna enhetsregistreringsteknik ger det mest direkta måttet på en cells output och har varit grundläggande för systemneurovetenskapen.

Genom att korrelera neuronens avfyrning med sensoriska stimuli, beteendehändelser eller aktiviteten hos andra celler, kan forskare dra slutsatser om den information som neuronen kodar för. Klassiska upptäckter – orienteringsselektivitet i synbarken, platsceller i hippocampus, spegelneuroner i premotorisk cortex – framkom från studier med enskilda celler. Metoden kan användas på sövda eller vakna, beteende djur och, under speciella omständigheter, på mänskliga kirurgiska patienter.

Moderna varianter inkluderar multielektrodmatriser som samplar dussintals eller hundratals enheter samtidigt och juxtacellulär registrering som möjliggör märkning av den inspelade cellen. Begränsningar inkluderar svårigheten att identifiera celltyp enbart från extracellulära vågformer och den glesa samplingen av en given region. Trots uppkomsten av optiska metoder är registrering av en enda enhet fortfarande oöverträffad för tidsmässig precision och spiktiminganalyser.

• Registrerar aktionspotentialer från enskilda neuroner
• Kopplar cellulär aktivitet till stimuli eller beteende
• Grunden för många upptäckter på systemnivå
• Nu ofta kombinerat med multielektrodmatriser