癫痫的发作与人体内的各种物质密切相关，尤其是各种生物化学物质。下面从神经生物化学的角度阐明癫痫的发病机制。
1、癫痫与单胺类递质
单胺类递质包括5-羟色胺、多巴胺、肾上腺素、乙酰胆碱等，癫痫发作时脑内5-羟色胺降低、多巴胺含量减少、胆碱酯酶活性增强。
2、癫痫与氨基酸类递质
氨基酸类递质包括抑制性氨基酸γ-氨基丁酸（GABA）、兴奋性氨基酸谷氨酸（Glu）、天门冬氨酸（ASP）、甘氨酸（Gly）、丙氨酸（Ala）、牛磺酸（Tau）。其中GABA是脑内主要的抑制性递质，而谷氨酸则是脑内主要的兴奋性递质。
3、癫痫与环核苷酸
环核苷酸包括环磷腺苷(CAMP)和环磷鸟苷(CGMP)，是中枢神经细胞的“第二信使”，对中枢神经系统活动起重要调节作用。
4、癫痫与神经肽
神经肽是由几十种低分子量单链氨基酸连接的一类化合物，它参与癫痫的发病机制。
5、癫痫与钙离子和钙调素
钙离子通过活化钙调素能调节众多的细胞生物学过程；钙调素是人体的一种重要的钙结合蛋白，作为钙离子作用的受体，是协助钙离子完成多种生理机能的媒介。
6、癫痫发作过程中大脑的生化变化
(1)癫痫发作过程中常伴有动脉氧分压、动脉二氧化碳分压、血糖、非脂化脂肪酸、ATP、铬、磷、谷氨酸盐、谷酰胺、乳酸盐、GABA等的异常变化。
(2)癫痫发作时需氧量增加，糖代谢加快，脑磷酸肌酸浓度降低，肌酸浓度升高。
(3)癫痫发作时脑内5-羟色胺降低、多巴胺含量减少、胆碱酯酶活性增强。
7、癫痫发作时大脑能量状态和代谢储备
发作开始大脑的葡萄糖含量迅速下降，两小时后糖原恢复正常。这与癫痫发作时血浆胰岛素浓度升高有关。癫痫全身发作开始几秒内肌酸浓度升高而磷酸肌酸浓度降低。发生缺氧、动脉低血压或低血糖时ATP浓度下降。
以上简单阐述了癫痫发作与体内各种生化因素的关系，及癫痫发作时大脑发生的生化变化。这些真实存在的变化，能够帮助人们更好的认识癫痫，也为癫痫的治疗提供了更多的信息及可能的方法。
