Semua makhluk vertebrata memiliki sistem saraf pusat yang dioperasikan oleh otak, organ yang sangat kompleks yang bertindak sebagai pusat komando untuk seluruh tubuh. Otak adalah pusat fungsi sensorik, motorik, gairah, dan neurotransmiter dalam tubuh. Aktivitas otak secara harfiah adalah listrik yang disebabkan oleh penembakan neuron saat otak menjalankan rutinitasnya yang konstan. Saat rangsangan internal dan eksternal berubah, aktivitas otak juga dapat berubah.
Aktivitas otak dapat diubah dengan konsumsi atau paparan obat-obatan tertentu. Sebagian besar obat yang digunakan untuk mengatasi masalah psikologis akan memengaruhi aktivitas otak dalam beberapa hal, tetapi begitu juga banyak zat lainnya. Kafein, heroin, antidepresan, dan obat penenang semuanya dapat memengaruhi seberapa cepat dan sering neurotransmiter menyala. Meskipun efek ini mungkin bersifat sementara, beberapa penelitian menunjukkan bahwa penggunaan obat yang berkepanjangan dapat memiliki efek yang diperpanjang.
Gangguan kebiasaan tidur yang normal dapat memiliki efek serius pada aktivitas gelombang otak, menurut beberapa penelitian. Meskipun mungkin tampak logis bahwa aktivitas otak menurun dengan kurang tidur, beberapa bukti menunjukkan bahwa aktivitas di bagian otak tertentu sebenarnya meningkat, seolah-olah otak mengkompensasi kekurangan istirahat. Sayangnya, sulit tidur juga mengganggu fungsi kognitif dan motorik, biasanya mengalahkan upaya otak untuk menjaga tingkat kinerja normal.
Hormon dalam tubuh juga dapat menyebabkan perubahan signifikan pada aktivitas di otak. Dalam satu penelitian, wanita pasca-menopause diberi estrogen dosis kecil dan dipantau untuk perubahan aktivitas otak. Dalam banyak kasus, wanita yang diobati dengan hormon menunjukkan peningkatan fungsi memori. Studi seperti ini telah mengarah pada penelitian tambahan pada wanita yang sedang menstruasi, karena kadar hormon berfluktuasi selama siklus menstruasi bulanan. Penelitian baru menunjukkan bahwa preferensi pasangan dan ketertarikan seksual, keduanya sebagian dikendalikan oleh aktivitas otak, dapat berubah tergantung pada siklus menstruasi subjek.
Otak mengontrol persepsi sensorik, seperti sentuhan, penciuman, rasa, dan pendengaran. Rangsangan eksternal sensorik tertentu dapat menyebabkan aktivitas di otak berubah dari pelestarian diri. Misalnya, jika seekor rusa mencium bau pemangsa, otaknya dapat mengaktifkan respons terbang untuk mengeluarkannya dari bahaya.
Tingkat gelombang otak juga tampaknya dipengaruhi sampai taraf tertentu oleh pilihan gaya hidup. Stres, pengabdian agama, dan bahkan budaya semuanya telah terbukti memiliki beberapa tingkat pengaruh pada bagaimana fungsi otak. Beberapa ahli percaya bahwa menurunkan tingkat stres dan berfokus pada gaya hidup sehat dapat meningkatkan tingkat aktivitas otak.
Studi tentang aktivitas otak sebagian besar dilakukan melalui jenis penelitian observasional yang disebut electroencephalography. Metode ini menggunakan penggunaan sensor yang dapat mengukur dan memetakan jumlah aktivitas di otak. Dengan mengukur pola dalam gelombang otak yang berbeda, ahli saraf dan peneliti dapat mendeteksi kemampuan otak untuk merespons rangsangan, serta melihat area berkembang dari aktivitas yang terpengaruh yang dapat mengindikasikan masalah terkait saraf seperti epilepsi.