癫痫的病理生理异常为神经元膜电位的不稳定性，形成去极化偏移现象，表现为异常放电。脑电图是研究脑生物电活动的专门技术，即在头皮上通过电极将已存在于脑细胞的生物电活动引发出来经放大后记录在纸上，形成一定图形的曲线。它反映了脑在任何即定时刻的功能状态。
了解癫痫的发病过程应首先了解神经元及突触网络的性质。神经冲动的传递遍布全身神经系统，是一个电化学过程，既可发生于单个神经元之内，又可发生于神经元之间，甚至神经与肌肉或腺体之间。
1、神经元内的传递：
单个神经元内的传递为一电过程，是通过细胞膜的电位变化来完成的。一个刺激使神经元膜的局部产生去极化，导致门控性№+和K+通道开放。Na+迅速进入神经元内，产生去极化；同时K+外流，门控性Na+通道很快关闭，Na+又通过开放的其他通道依照浓度梯度离开神经元内，当№+外流趋向平衡时，神经元膜开始复极化。但门控性K+通道关闭慢，所以K+达到平衡的时间长，在神经元膜产生短时间的超极化。后又恢复至静息电位状态，可以接受下一个刺激。
2、神经元间的传递：
神经冲动从一个神经元传到另一个神经元是化学过程。神经冲动到达轴突末端时，轴突释放神经递质至突触间隙，与下一个神经元树突或胞体上的受体结合。神经递质的释放与突触前神经元电压门控性№+和Ca++通道的开放有关。
3、神经递质及其受体：
神经递质在细胞内合成，释放到突触间隙，并与突触后神经元上的受体相结合。推荐阅读：植物神经性癫痫苦了孩子
4、癫痫的电生理异常：
同步化发放是癫痫另一个重要的电生理异常。这种同步化现象起源于皮层下，通过上行非特异性投射系统影响皮层神经元，胼胝体也起一定作用。同步化的原因有：①重复性突触及非突触性机制，特别是通过重复性侧支及正反馈机制；②传人纤维逆向触发；③通过细胞外间隙大电流的神经元间相互作用；④细胞外液离子浓度的改变；⑤神经元间电偶联；⑥神经递质的弥散性释放。这种同步化发放达到一定程度和扩散至一定范围就可以形成脑电图的爆发以至于临床发作。
5、 癫痫性发放的开始：
在体外实验中，在脱抑制作用及低Mg++时刺激一个神经元可触发爆发，沿兴奋性侧支扩散，形成链状反应，产生其他神经元爆发，其条件是应有足够的突触传递，如每一个海马CA3神经元在20tan范围内至少与20个其他神经元有突触联系，爆发从一个神经元传到另一个神经元需20ms左右，扩散至1000个神经元大约80ms.GABAA受体受到抑制时可增强扩散，海人藻酸/AMPA及NMDA受体阻断时可防止爆发的扩散。一旦同步化爆发开始，锥体细胞上的NMDA受体强烈兴奋，触发树突内在的震荡器(oscillators)，在单个神经元内产生后发放，因神经元间 AMPA受体互相联系而使神经元间保持同步化。
