腦自發電位（EEG）是指隨時間而變動的電位差異。電位的差異可以通過將兩個電極安放在頭皮表麵來測量。兩個電極中的一個作為參考電極，可以人為地將其值設置為0（Nunez & Srinivasan，2006）。現代的腦電係統采用更多的電極（128個或者256個電極），所有的電極都通過與相同的參考電極進行比較而得以測量，並在高時間采樣率（500 Hz或者1000 Hz）的條件下進行數字化。因此，EEG可以提供毫秒級的對大腦活動的測量。
大腦的激活包括兩種不同類型的電活動：動作電位與突觸後電位。隻有後者被認為是對EEG有貢獻的。為了能在頭皮表麵安放電極來記錄大腦的電活動，由一組神經元產生的電位需要足夠大才能穿過大腦組織、大腦內部的**、大腦膜皮、頭骨以及頭皮。電位的獲得需要將具有一定長度形式的、平行排列且同步激活的大量神經元之間的活動疊加在一起。在滿足以上這些條件的情況下，我們才能在頭皮表麵記錄到電位活動（Brandeis et al.，2009）。
在頭皮測量到的EEG包括了任何滿足這些條件的，在任何時刻所發生的大腦活動。這就意味著EEG測量的是來自於不同源的正在進行的大腦活動。事實上，EEG中的信號與研究者感興趣的特定刺激有關，如呈現在屏幕上的一個單詞。但是，這種信號的強度通常比正在進行的大腦背景活動要弱得多（Luck，2005）。為了測量特異於刺激的反應，同類型的刺激通常需要呈現許多次。通過將不同試次的反應進行平均，刺激呈現時引起隨機的背景信號的變動就會減小，而與刺激相關的信號就會保持不變。這種平均就被稱為事件相關電位（event-related potential，ERP）。當呈現一個電極的波形時，可以看到事件相關電位是由一係列的波峰和波穀組成的。波峰被稱為成分（component），用字母P（正向）或N（負向）來表示。字母後麵的數字代表成分的順序（N1：第一個正成分）或者波峰出現的時間（N170：負波，在170 ms時出現波峰）。