EEG, czyli elektroencefalogram, rejestruje aktywność elektryczną mózgu za pomocą elektrod umieszczonych na skórze głowy. Zapewnia ciągły, bieżący zapis sumarycznej aktywności dużych populacji neuronów.

Różne pasma częstotliwości odpowiadają z grubsza różnym stanom. Fale alfa pojawiają się podczas spokojnego czuwania z zamkniętymi oczami; fale beta towarzyszą aktywnemu myśleniu i koncentracji uwagi; fale theta i delta dominują w senności i głębokim śnie. Igły i fale ostre mogą wskazywać na aktywność napadową. EEG jest zatem podstawowym narzędziem w diagnostyce padaczki i określaniu fazy snu.

Metoda ta charakteryzuje się doskonałą rozdzielczością czasową – może śledzić zmiany rzędu milisekund – ale ograniczoną rozdzielczością przestrzenną, ponieważ sygnał jest filtrowany przez czaszkę i reprezentuje aktywność wielu neuronów jednocześnie. Potencjały związane ze zdarzeniami, wyodrębnione z trwającego EEG, ujawniają reakcję mózgu na określone bodźce z precyzyjnym czasem reakcji.

Kiedy lekarz musi dowiedzieć się, co w danej chwili dzieje się z mózgiem, EEG pozostaje jednym z najbardziej bezpośrednich i dostępnych okien.