L'elettromiografia (EMG) si è dimostrato un mezzo molto utile per stabilire la diagnosi di SLA e per studiarne i meccanismi fisiopatologici.Le anomalie osservate nella SLA non sono specifiche e sono simili a quelle osservate in altre forme di malattia neurogena.Il processo di progressiva denervazione risulta evidente dalla presenza di attività spontanea abnorme, come i potenziali di fibrillazione.Come conseguenza della denervazione, si verifica la reinnervazione delle fibre muscolari da parte degli assoni dei motoneuroni integri, provocando anomalie caratteristiche nella morfologia dell'unità motoria.Mentre le alterazioni registrate nella SLA somigliano a quelle presenti in altre malattie delle corna anteriori del midollo spinale, la distribuzione dei reperti abnormi e la velocità di progressione della malattia sono spesso utili per fare diagnosi differenziale.I potenziali di fibrillazione, rappresentati da onde appuntite positive, rispecchiano l'attività delle singole fibre muscolari che hanno perduto il contatto sinaptico con i motoneuroni. La frequenza con cui si registrano questi episodi nella SLA varia a seconda del grado di atrofia o di debolezza del muscolo in esame, della durata della malattia e della localizzazione. Inoltre, certi gruppi muscolari sono più suscettibili alla comparsa di potenziali di fibrillazione rispetto ad altri: a livello degli arti, ad esempio, sono più frequentemente interessati i muscoli distali che quelli prossimali, mentre i muscoli faciali e linguali sembrano essere meno colpiti rispetto a quelli delle estremità. Un'osservazione interessante è la presenza, nella maggior parte dei pazienti, di fibrillazioni nei muscoli paraspinali toracici: questo è un reperto utile dal punto di vista diagnostico, essendo la spondilolisi della colonna toracica relativamente rara rispetto alla spondilolisi cervicale e lombare: di conseguenza è abbastanza improbabile che le anomalie osservate a livello toracico siano provocate dalla compressione radicolare.Una delle anomalie più caratteristiche osservate nei pazienti con SLA è la presenza di fascicolazioni. Pur essendo presenti nella maggior parte dei malati, lo studio elettrofisiologico rivela la loro presenza nella quasi totalità dei pazienti, anche in quelle regioni dove non sono apprezzabili movimenti involontari.Le alterazioni nella morfologia dell'unità motoria sono qualitativamente simili a quelle che si verificano in conseguenza di una qualsiasi forma di atrofia neurogena. In seguito alla perdita delle cellule delle corna anteriori, i motoneuroni integri stabiliscono un contatto sinaptico con le fibre muscolari denervate. Dal punto di vista elettrico, questo processo è caratterizzato da un aumento dell'ampiezza del potenziale d'azione dell'unità motoria di un fattore variabile da 4 a 10. Poiché l'aumento delle dimensioni dei potenziali delle singole unità motorie rispecchia la reinnervazione da parte dei motoneuroni integri dopo la morte delle cellule delle corna anteriori, si evince che il numero di motoneuroni funzionanti in un determinato gruppo muscolare dovrebbe diminuire con il progredire della malattia. Il conteggio delle unità motorie costituisce un mezzo utile per misurare in maniera obiettiva la progressione della malattia: è stato dimostrato che si verifica una notevole perdita di unità motorie prima che si manifesti una riduzione della forza muscolare; inoltre, la perdita è più rapida nella primissima fase della malattia, prima ancora che compaia il deficit stenico.Un altro aspetto elettrofisiologico importante è lo studio della conduzione nervosa.Gli studi routinari della conduzione dei nervi sensitivi risultano normali nella maggior parte dei pazienti. Dal momento che molti pazienti riferiscono vaghi disturbi sensitivi, quasi mai confermati all'esame obiettivo, sono state effettuate registrazioni più accurate, soprattutto a carico delle fibre sensitive a più lenta conduzione: queste hanno evidenziato frequentemente lievi anomalie dei potenziali di azione. Ciò concorda con l'evidenza autoptica, che ha dimostrato una riduzione fino al 30% nel numero delle cellule gangliari delle radici dorsali.Nello studio della funzione motoria, è stato costantemente dimostrato che la velocità di conduzione rimane pressochè normale fino a che l'atrofia muscolare non raggiunge un grado estremo. Tuttavia, anche quando la velocità di conduzione motoria è normale, la latenza dell'unità motoria distale è spesso aumentata. La sproporzione fra latenze distali e velocità di conduzione prossimale suggerisce la presenza di un'assonopatia "dying back".