EEG, atau elektroensefalogram, merekam aktivitas listrik otak melalui elektroda yang ditempatkan di kulit kepala. Alat ini memberikan jejak aktivitas gabungan dari sejumlah besar neuron secara terus menerus dan secara real-time.

Pita frekuensi yang berbeda secara kasar sesuai dengan keadaan yang berbeda. Gelombang alfa muncul selama keadaan terjaga yang rileks dengan mata tertutup; gelombang beta menyertai pemikiran aktif dan perhatian; gelombang theta dan delta mendominasi pada keadaan mengantuk dan tidur nyenyak. Lonjakan dan gelombang tajam dapat mengindikasikan aktivitas kejang. Oleh karena itu, EEG merupakan alat utama dalam diagnosis epilepsi dan dalam penentuan tahapan tidur.

Metode ini memiliki resolusi temporal yang sangat baik—dapat melacak perubahan dalam orde milidetik—tetapi resolusi spasial terbatas, karena sinyal disaring melalui tengkorak dan mewakili aktivitas banyak neuron sekaligus. Potensial terkait peristiwa yang diekstrak dari EEG yang sedang berlangsung mengungkapkan respons otak terhadap rangsangan spesifik dengan pengaturan waktu yang tepat.

Ketika seorang dokter perlu mengetahui apa yang dilakukan otak dari waktu ke waktu, EEG tetap menjadi salah satu jendela yang paling langsung dan mudah diakses.