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O aparelho de eletroencefalograma mede a variação de amplitude elétrica no potencial sináptico extracelelular principalmente das células piramidais, uma vez que esses neurônios apresentam um alinhamento na quarta camada tendo suas árvores dendríticas recebendo sinapses excitatórias na segunda camada. Fornece também uma medida da freqüência dessa variação.
Utiliza-se um esquema de montagem que pode ser monopolar (a variação da medida registrada por cada eletrodo é comparada com um eletrodo neutro posicionado, por exemplo, no lóbulo da orelha) ou bipolar (a variação é comparada entre dois eletrodos posicionados no crânio). A medida registrada através dos eletrodos representa a soma da atividade elétrica de possíveis milhares de neurônios na região de cada eletrodo.
O sinal do EEG representa a variação da amplitude do gradiente elétrico no meio extracelular ao longo do tempo.