Диполь – элемент ЭЭГ-генератора, расположенный в пределах коры и ориентированный перпендикулярно к поверхности коры. В некоторых случаях паттернов ЭЭГ, типа эпилептиформных спайков, модель одиночного диполя может быть хорошим приближением нейронного генератора ЭЭГ-паттерна. Для случаев, когда генератор ЭЭГ-патгернов ограничен и может быть описан одиночным диполем, скальповое распределение потенциала можно выразить в физическом уравнении и математически вычислить.
В физике это называют прямой проблемой, и ее решение называют прямым решением. Чтобы решить прямую задачу, мы должны знать: 1) местоположение диполя на корковой поверхности; 2) ориентацию диполя; 3) проводимость оболочек (таких как кость, кожа), которые окружают диполь. Модели трех-четырех концентрических оболочек могут дать хорошее решение. Недавно были представлены реалистические модели головы. Они принимают во внимание такие параметры, как форма и анизотропия головы.
Если дипольная модель правильна, мы можем решить обратную задачу, то есть мы можем найти положение, ориентацию и силу диполя, который более всего соответствует наблюдаемому потенциалу. С математической точки зрения процедура представляет собой нахождение минимума функции, которая выражает различие между реальным и моделируемым распределением. Процедура может совершаться с помощью нескольких алгоритмов. Почти все из них дают весьма хорошие и похожие решения.
В программном обеспечении Института мозга человека мы используем сферическую модель головы как объемного проводника с четырьмя оболочками. Эта модель, по-видимому, есть самое простое приближение, которое рассматривает мозг как состоящий из четырех концентрических сфер, представляющие соответственно кору, спинномозговую жидкость, череп и кожу головы. Решение обратной проблемы методом наименьших квадратов выполняется методом сопряженных градиентов с дополнительными ограничениями.