Les potentiels recueillis sur le scalp correspondent à la superposition de champs électriques générés essentiellement par les courants synaptiques des neurones actifs. Si les synapses sont excitatrices, la perméabilité membranaire aux cations extracellulaires est augmentée. L’entrée de ces ions à l’intérieur de la cellule modifie le potentiel transmembranaire créant un puits de courant au niveau de la membrane post-synaptique et une source locale lorsqu’il ressort plus loin formant ainsi une boucle. Dans le cas où les synapses sont inhibitrices, le phénomène inverse se produit. Ce mécanisme est illustré par la Figure 47. L’EEG correspond à des potentiels électriques macroscopiques qui résultent de la sommation des effets sur les milieux conducteurs des puits et des sources de courant émanant de quelques millions à dizaines de milliards de neurones recouvrant une surface de l’ordre du cm². L’amplitude et la latence du potentiel sont fonction de la distance entre les électrodes de recueil et le dipôle crée par l’influx nerveux : plus le dipôle sera éloigné, plus l’amplitude sera faible et la latence tardive. L’amplitude de la réponse dépend également de l’angle formé par le dipôle avec la surface du scalp : si l’angle est de 90°, le potentiel sera nul.

Figure 47. A. Schéma d’une synapse excitatrice. L’ouverture des canaux ioniques provoque le passage des ions Na+ et l’apparition des lignes de courant. Vu du milieu extracellulaire, la membrane se comporte alors comme un puits de courant. B. Schéma d’une synapse inhibitrice. Les canaux H+ et Cl- s’ouvrent. Le courant passe en sens inverse par rapport à la synapse excitatrice. La membrane se comporte comme une source de courant.

Au moment de l’acquisition, le signal électrophysiologique passe par une chaîne d’amplification qui comporte des filtres analogiques passe-haut (élimine les variations lentes, telles que les mouvements du sujet, la polarisation des électrodes) et passe-bas (réduit les phénomènes électriques de haute fréquence comme le bruit de fond des amplificateurs, les artéfacts musculaires). La réponse évoquée est par la suite extraite du bruit de fond et des artéfacts d’origines diverses (muscles, mouvements oculaires, 50 Hz du secteur, etc.) par la technique du moyennage. Un filtrage numérique plus étroit que le filtrage analogique permettra de réduire le bruit résiduel (de haute fréquence), le choix des fréquences de coupure se faisant en fonction du signal que l’on veut conserver.