神经系统具有复杂的调节兴奋和抑制过程的结构，通过反馈式周期性活动，使任何一组神经元的放电频率不会过度，也不会过度地影响其它部位，能维持神经细胞膜的电位相对稳定。一个正常的大脑皮质锥体细胞的放电频率一般保持在1-10Hz之间。然而在癫痫发作时神经元的放电频率可达数百乃至千赫兹，这种高频率的放电是怎么产生的呢？经大量研究，认为痫性活动的产生是多因素造成的，如结构、电位、生化和免疫改变。
电位改变
用微电极描记脑细胞内的电活动，可以发现各种癫痫灶的神经元在发作间期可出现一种特殊电现象，即神经元的放电形式由单个动作电位转度为动作电位群的爆发。并且在爆发的头几个电位之后其复极过程趋缓，使神经元保持除极状态，此现象称发作性除极漂移，并设想此现象代表神经元的致痫活动。目前认为与下列因素有关。
1、PDS和神经活动爆发是Ca2+依赖内向电流的表达。
2、细胞内外离子浓度的变化，如降低钾电导，增加钙电导，可降低静息膜电位的稳定性。
3、神经递质及其受体和突触传递的变化，如γ－氨基丁胺（GABA）介导的抑制作用减弱等。总起来说PDS是致痫活动的主要现象，是神经元受到重复突触激动，特别是激动NMDA受体造成的。实验性研究表明有三种因素作用，是一群神经元致痫；
1、在新皮质和海马，神经元具有正常爆发放电的能力，可能作为起步点发动痫样活动，因此改变神经元膜的兴奋活动过程，使原来正常的神经元具有癫痫形成的能力。
2、在某些药物性由于丧失抑制性控制机制而导致癫痫形成，皮质损伤是否选择影响抑制机制还有待证明，不过正常脑在重复刺激下确实发生抑制过程的削弱。
3、另一重要因素是通过突触性和非突触性影响而发生强同步化。
生化改变
几种情况常涉及到四种神经生化因子。
1、它们可导致兴奋性氨基酸（如谷氨酸和甘氨酸）从细胞内向细胞外液释放增加。
2、伴有因配体与其细胞受体相互反应或去机化引起的钙离子向细胞内流。
3、引起伴有游离脂肪酸沉积的脂类分解。
4、伴发由钙离子触发的如蛋白分解和蛋白磷酸化等过程。这些因素构成了导致细胞的坏死。钙离子水平失衡在癫痫发病机制中是最重要的因素之一。痫灶放电时脑组织的生化改变非常明显，癫痫活动对大脑是最大的代谢负担。巨大数量的神经元细胞膜发生快遗，反复的去极化是一个耗能的过程。脑的氧化代谢率成倍增加，对氧和葡萄糖的需要大大增高，细胞内钾的大量丢失，细胞外Na+内流，神经介质大量释放，磷酸腺苷生成加多等各种生化改变。与癫痫有关的神经生化变化：
1、是脑内生化改变引起癫痫发作，
2、是由于癫痫发作引起生化改变并造成中枢神经损伤。前者是原发性改变，后者为继发性改变。
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