一个脉冲在远处看不见
当单个神经元放电时，它会发出一道短暂的电脉冲，叫做动作电位，也就是脉冲。想象在一片广阔漆黑的田野里，有一只萤火虫闪了一下。凑近看，那道光很明显。但你后退几百米，在你和萤火虫之间隔上一座小山和一层雾，那一次闪烁就这么消失了。这正是贴在你头皮上的电极所面对的处境。
这里有两件事在跟你作对。第一是距离：一个脉冲产生的电场每隔一毫米就急剧衰减，而你的头皮离事发现场有好几厘米远。第二是这个脉冲又快又短——它只持续大约一毫秒，所以即使在近处，它也只是一道微弱而转瞬即逝的闪点，而不是持续稳定的光芒。
叠加：人群的呐喊
现在想象的不是一只萤火虫，而是成千上万只，它们在同一瞬间一起闪烁，并且一遍又一遍地有节奏地闪。突然之间，整片田野就以你在山顶上也能看见的脉动方式亮了起来。你的大脑里发生的正是同样的事：当大量神经元同步地一起活动时，它们各自微小的电场会叠加成大得多的东西。这种相加就叫做叠加。
这里有一个关键的前提：叠加只在神经元步调一致时才管用。一座体育场里的人群齐声呐喊，你在外面都能听见；可同样多的人，如果各自在不同的时刻嘟囔着不同的词，就会互相抵消成一片毫无意义的嗡嗡声。是同步让一群窃窃私语变成一声齐喊——而这种同步、有节奏的活动，就是我们所说的脑波节律。
容积传导与涂抹模糊的颅骨
即便是一段强劲而同步的节律，仍然得从大脑深处一路传到表面。一路上它会扩散着穿过脑组织、脑脊液、颅骨和头皮——这个过程叫做容积传导。想象用手电筒照射一扇磨砂的浴室玻璃门：光是能透过去，但抵达时已经又暗又散，光束锐利的边缘被涂抹成了一片柔和的光晕。
等信号抵达头皮电极时，会发生两件事。它很微弱——大约在微伏的量级，也就是百万分之一伏，对于典型的节律而言大致是几十微伏。而且它被涂抹模糊了：每根头皮电极采集到的，是来自下方一大片皮层的模糊混合，所以相邻电极看到的是彼此重叠、长得很像的信号。你因此失去了到底是哪一小群神经元在活动的那种精细空间细节。
什么能存活到头皮
把这些综合起来，关于究竟哪一类脑活动能真正抵达头皮电极，一条清晰的规律就浮现了出来。缓慢、巨大、同步的节律能存活下来。 因为它们由许多步调一致的神经元产生、叠加成强大的电场，又因为它们变化得缓慢，所以能穿过涂抹模糊的颅骨，仍然以脑电图（EEG）的形式显现——那就是从头皮记录下来的、弯弯曲曲的波形线。
清脆的单神经元脉冲存活不下来。 它们太小、太快、太局部；等它们抵达头皮时，早已被衰减并涂抹得无影无踪。这正是为什么侵入性换来的是清晰度：你能把电极放得离信号源越近——贴在表面上，甚至深入皮层内部——你就能找回越多那种快速、精细的细节，代价则是更复杂的操作。