ЭЭГ представляет собой сложный нелинейный процесс с относительно небольшим числом степеней свободы в зависимости от функционального состояния головного мозга, при этом малое число степеней свободы сигнала указывает на высокую степень самоорганизации в электрической активности головного мозга (Зенков Л.Р., 2010; Buzsaki G., 2006). С позиции нелинейной динамики ЭЭГ сигнал не является стохастическим феноменом, а отражает поведение скрытых динамических структур, которые не обнаруживаются традиционными линейными методами анализа сигнала (Алпатов А.В. и др., 2013; Buzsaki G., 2006; Nair S.Pet al., 2008).
В регуляции уровня функциональной активности головного мозга, которую отражает суммарная ЭЭГ, участвуют образования ствола головного мозга: стволово-таламокортикальная система приводит к возникновению в коре генерализованной реакции активации за счет модулирующих влияний ретикулярной формации среднего мозга или локальной реакции вовлечения из неспецифических таламических ядер. За счет возбуждения холинергических стволово-корковых проекций, система участвует в возникновении ориентировочного рефлекса, включении непроизвольного внимания, а также обработке информации во время парадоксального сна. Каудато-таламо-кортикальная система обеспечивает распределение восходящих неспецифических влияний в коре. Базальная холинергическая система переднего мозга принимает участие в регуляции цикла «сон-бодрствование» и в вызове корковой реакции активации, отвечает за произвольное селективное внимание к значимым стимулам (Зенков Л.Р., 2001). На уровне коры
взаимодействие различных модулирующих систем трансформируется в распределение очагов активации по мозгу, отвечающее требованиям поставленной задачи и реализации целенаправленного поведения