胞外记录 :
鉴于认知心理过程和行为控制都是通过神经系统实现的，因此，如果在个体完成认知和行为实验任务的同时，能记录下对应功能脑区的神经细胞的电活动，就可以揭示脑感知觉信息加工、认知决策、学习记忆、注意调控等诸多认知心理过程的神经生物学机制。例如，在实际研究中，面孔识别的特征信息加工机制、模仿行为神经基础的镜像神经元系统等都是利用这一技术揭示的。
神经元未受刺激时，细胞膜会维持外正内负的电位差。当神经元发生兴奋性活动时，钠离子通道迅速开启，胞外高浓度的钠离子沿浓度梯度进入胞内，使膜电位在一瞬间迅速去极化，产生动作电位，就会在兴奋区和静息区之间形成电位差，这种电位差可通过胞外电极予以探测和记录。实际上，采集到的这些动作电位的信号都非常小（小于1mV）且伴有杂波干扰，因此，需要借助信号放大器及通过低通和高通滤波才能得到有用的信号。
由于胞外记录需要将微电极植入脑组织，属于侵入式技术，因此多用于麻醉或清醒动物的在体记录。记录时常借助立体定位仪确定记录脑区，使用的电极种类有玻璃微电极、聚对二甲苯涂层钨丝电极等。在记录过程中，一般会有前置放大器接收记录电极的输入信号，用于低倍放大生物电信号，以免在传输过程中损失信息。通常还会根据需要记录肌肉、心血管、呼吸系统及相关设备的电位情况，并在主输入中予以扣除，从而提高记录系统的信噪比，对输入的信号进行进一步的放大和滤波。最后借助相关软件，对记录到的信号进行在线或线下分析，根据信号幅度和波形，能够分拣出不同的神经元。