多数癫痫病人的脑组织存在有病理改变，即所谓“癫痫病灶”。在“癫痫病灶”中，神经病理改变主要为限局性硬化、限局性瘢痕(感染或外伤后)、脑膜粘连、新生物等导致局部脑组织崩解，供血障碍，神经细胞外液成分改变，组织结构发生紊乱，从而使细胞的生理功能、生物化学结构和新陈代谢等发生异常，给局部细胞电生理改变打下基础。
典型的大脑皮层癫痫病灶有中心区和环形中间带，代之以瘢痕组织和胶质细胞增生，已不具有神经的兴奋性，所以也没有电活动。环形中间带的神经细胞数目减少，并由于供血不足及代谢紊乱而发生变性，具有过度兴奋性，有异常的电活动，是引起癫痫放电的区域。其异常放电通过周围正常脑组织而传播，这就构成了癫痫发作的病理基础。
颅内许多病灶，包括极小的病灶常可引发癫痫并常表现为首发症状，然而一些病灶虽较大，但并未引发癫痫。
1、脑膜瘤：镜下见血管丰富尤其瘤体较小者，在肿瘤与脑组织交界处，无明显包膜形成或与脑组织相互交错处最为突出，特别是侵袭性脑膜瘤，除血管丰富外，分化成熟的瘤组织或伸入脑实质或完全或不完全包绕部分脑组织。
2、胶质瘤：肿瘤与脑组织无明显分界，在星形细胞瘤尤其是Ⅰ—Ⅱ级者，包裹性神经元易见，此外，血管也较丰富。
3、血管畸形及其他：血管畸形有的极小，仅在镜下才能发现；较大者呈球状或蔓状，血管壁厚薄不一。粗大扭曲的血管延伸“分割”脑组织呈岛状或半岛状，局部脑组织有萎缩及囊性变等，甚或胶质疤痕形成等。有的可并发出血或血肿形成。脑脓肿，脓肿壁早期为三层结构：内层为坏死组织及白细胞，中层为肉芽组织，外层为变性的脑组织；时间较久的脑脓肿，中层为纤维组织，内、外层则为肉芽组织。壁及其外周均可见不同程度的慢性类细胞浸润或血管细胞套形成。损伤疤痕可引起局部脑组织多种变性改变，如神经元变性，如脱鞘、软化、小囊形成，以及胶质胶元疤痕形成等。转移癌，其周围脑组织水肿明显，且常有出血。
4、病灶周围脑组织的病变为主要有：神经元变性，其轴突消失。核固缩深染呈梨状或三角状等，有的钙化，亦可见神经元之凋落，并可见“卫星”和“噬节”现象，另有脱髓鞘改变，重者呈网眼状或微囊状，甚至局部软化，有的有众多的淀粉样小体及钙化。这些改变在各类病灶周围均有之，即使微小的血昔畸形亦然，但有程度上的差异。
引发癫病的病灶多位于运动，情感功能区(额顶颚叶)；病灶周围脑组织有变性等改变，而这些改变可能与病变性质有一定关系；再者病灶及其周围血运丰富，形成一个非正常的微循环环境。这三种因素可能是构成癫痫发作的基础，这些既有形态的改变，也有病理生理和局部体液的变化，为局部异常放电提供了条件。
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