Az EEG, vagyis az elektroencefalogram az agy elektromos aktivitását rögzíti a fejbőrre helyezett elektródákon keresztül. Folyamatos, valós idejű görbét biztosít nagyszámú neuron összesített aktivitásáról.

A különböző frekvenciasávok nagyjából különböző állapotoknak felelnek meg. Az alfahullámok ellazult ébrenlét, csukott szem alatt jelennek meg; a béta-hullámok az aktív gondolkodást és figyelmet kísérik; a théta- és deltahullámok álmosság és mély alvás esetén dominálnak. A tüskék és az éles hullámok görcsrohamokat jelezhetnek. Az EEG ezért elsődleges eszköz az epilepszia diagnosztizálásában és az alvás stádiumának meghatározásában.

A módszer kiváló időbeli felbontással rendelkezik – milliszekundumos nagyságrendű változásokat képes követni –, de korlátozott térbeli felbontással, mivel a jel a koponyán keresztül szűrődik, és egyszerre sok neuron aktivitását képviseli. A folyamatban lévő EEG-ből kinyert eseményfüggő potenciálok pontos időzítéssel mutatják be az agy válaszát bizonyos ingerekre.

Amikor egy klinikusnak tudnia kell, hogy mit csinál az agy pillanatról pillanatra, az EEG továbbra is az egyik legközvetlenebb és legkönnyebben hozzáférhető ablak.