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。
神经递质和神经肽的改变
神经递质有乙酰胆碱，单胺类递质，氨基酸类递质等。神经肽目前认与癫痫有关的抑制性神经递质有DA，NA，5－HT，GABA，甘氨酸。兴奋性神经递质有乙酰胆碱，谷氨酸，天冬氨酸。抑制性神经肽有甲状腺素释放激素，ACTH。兴奋性神经肽有生长抑素，ACTH释放促进因子脑啡肽。
1、兴奋性神经递质；与癫痫关系较为密切的兴奋性神经递质是谷氨酸。
谷氨酸是脑内能量代谢的重要中间物，它是脑中含量最多的一种氨基酸，与三羧酸循环密切联系。谷氨酸具有神经递质的功能。它是GABA的前体，谷氨酸通化催化谷氨酸合成酶C，星形胶质细胞内微粒体酶和谷氨酸脱氢酶经α-酮戊二酸等起到解氨作用。研究显示癫痫灶内谷氨酸脱氢酶含量下降。从而抑制性神经递质GABA的合成。
2、抑制性神经递质主要为γ氨基丁酸（GABA）。GABA只存在于中枢神经系统内，脑中分部较广，黑质及苍白球含量最高。动物实验证明，GABA局部置于大脑皮质或注入颈动脉及脑室内能提高化学性癫痫阀值与听源性发作阀值，GABA水平也与癫痫患者发作频率有一定关系。
3、神经肽：在癫痫发作时，脑内的神经肽可使神经元和突触膜的功能改变，如膜上的受体变构和神经元内的酶系统如NADH脱氢酶活力的改变，钙浓度和基因调控失常。
电解质与微量元素的影响
由于癫痫发作时大脑葡萄糖代谢增快及需要氧量增加，发作头几分钟内大脑葡萄糖及含氧量迅速下降，在发作两小时内脑皮质葡萄糖浓度一直低。并在两小时后糖元含量恢复正常。发病最后共同机制是电解质分布和转运的改变，研究证明，癫痫发作时可能与钾离子的浓度有关，血清钙和镁离子减少使神经元兴奋增强，导致发作，钙离子可以控制膜的稳定性和调节神经递质的释放，细胞外液钾离子和钙离子的比例平衡是惊厥阀的一个重要因素。此外，细胞脱水或水分过多，都可以改变钠离子的通透性，是神经元兴奋增强，微量元素如：锌，铜，锂，锰等也可能在癫痫发病中起一定作用，这些微量元素可能是通过递质的关系而起作用的。
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