一個脈衝在遠處看不見
當單個神經元放電時，它會發出一道短暫的電脈衝，叫做動作電位，也就是脈衝。想像在一片廣闊漆黑的田野裡，有一隻螢火蟲閃了一下。湊近看，那道光很明顯。但你後退幾百公尺，在你和螢火蟲之間隔上一座小山和一層霧，那一次閃爍就這麼消失了。這正是貼在你頭皮上的電極所面對的處境。
這裡有兩件事在跟你作對。第一是距離：一個脈衝產生的電場每隔一毫米就急劇衰減，而你的頭皮離事發現場有好幾公分遠。第二是這個脈衝又快又短——它只持續大約一毫秒，所以即使在近處，它也只是一道微弱而轉瞬即逝的閃點，而不是持續穩定的光芒。
疊加：人群的吶喊
現在想像的不是一隻螢火蟲，而是成千上萬隻，牠們在同一瞬間一起閃爍，並且一遍又一遍地有節奏地閃。突然之間，整片田野就以你在山頂上也能看見的脈動方式亮了起來。你的大腦裡發生的正是同樣的事：當大量神經元同步地一起活動時，牠們各自微小的電場會疊加成大得多的東西。這種相加就叫做疊加。
這裡有一個關鍵的前提：疊加只在神經元步調一致時才管用。一座體育場裡的人群齊聲吶喊，你在外面都能聽見；可同樣多的人，如果各自在不同的時刻嘟囔著不同的詞，就會互相抵消成一片毫無意義的嗡嗡聲。是同步讓一群竊竊私語變成一聲齊喊——而這種同步、有節奏的活動，就是我們所說的腦波節律。
容積傳導與抹糊模糊的顱骨
即便是一段強勁而同步的節律，仍然得從大腦深處一路傳到表面。一路上它會擴散著穿過腦組織、腦脊液、顱骨和頭皮——這個過程叫做容積傳導。想像用手電筒照射一扇磨砂的浴室玻璃門：光是能透過去，但抵達時已經又暗又散，光束銳利的邊緣被抹糊成了一片柔和的光暈。
等訊號抵達頭皮電極時，會發生兩件事。它很微弱——大約在微伏的量級，也就是百萬分之一伏，對於典型的節律而言大致是幾十微伏。而且它被抹糊模糊了：每根頭皮電極採集到的，是來自下方一大片皮層的模糊混合，所以相鄰電極看到的是彼此重疊、長得很像的訊號。你因此失去了到底是哪一小群神經元在活動的那種精細空間細節。
什麼能存活到頭皮
把這些綜合起來，關於究竟哪一類腦活動能真正抵達頭皮電極，一條清晰的規律就浮現了出來。緩慢、巨大、同步的節律能存活下來。 因為它們由許多步調一致的神經元產生、疊加成強大的電場，又因為它們變化得緩慢，所以能穿過抹糊模糊的顱骨，仍然以腦電圖（EEG）的形式顯現——那就是從頭皮記錄下來的、彎彎曲曲的波形線。
清脆的單神經元脈衝存活不下來。 它們太小、太快、太局部；等它們抵達頭皮時，早已被衰減並抹糊得無影無蹤。這正是為什麼侵入性換來的是清晰度：你能把電極放得離訊號源越近——貼在表面上，甚至深入皮層內部——你就能找回越多那種快速、精細的細節，代價則是更複雜的操作。