癲癇在發作時，大腦也在進行激烈的活動。

　　一、發作過程中大腦的生化變化

　　癲癇發作過程中常伴有動脈氧分壓、動脈二氧化碳分壓、血糖、非脂化脂肪酸、ATP、鉻、磷、谷氨酸鹽、谷酰胺、乳酸鹽、GABA等的異常變化。癲癇發作時需氧量增加，糖代謝加快，腦磷酸肌酸濃度降低，肌酸濃度升高。癲癇發作時腦內5-羥色胺降低、多巴胺含量減少、膽堿酯酶活性增強。

　　二、發作時大腦能量狀態和代謝儲備：發作開始大腦的葡萄糖含量迅速下降，兩小時后糖原恢復正常。這與癲癇發作時血漿胰島素濃度升高有關。癲癇全身發作開始幾秒內肌酸濃度升高而磷酸肌酸濃度降低。發生缺氧、動脈低血壓或低血糖時ATP濃度下降。

　　三、癲癇與單胺類遞質：單胺類遞質包括5-羥色胺、多巴胺、腎上腺素、乙酰膽堿等，癲癇發作時腦內5-羥色胺降低、多巴胺含量減少、膽堿酯酶活性增強。

　　四、癲癇與氨基酸類遞質：氨基酸類遞質包括GABA、Glu、ASP、Gly、Ala、Tau。其中GABA是腦內主要的抑制性遞質，而谷氨酸則是腦內主要的興奮性遞質。

　　五、癲癇與環核苷酸：環核苷酸包括環磷腺苷和環磷鳥苷，是中樞神經細胞的“第二信使”，對中樞神經系統活動起重要調節作用。

　　六、癲癇與神經肽：神經肽是由幾十種低分子量單鏈氨基酸連接的一類化合物。它參與癲癇的發病機制。

　　七、癲癇與鈣離子和鈣調素：鈣離子通過活化鈣調素能調節眾多的細胞生物學過程；鈣調素是人體的一種重要的鈣結合蛋白，作為鈣離子作用的受體，是協助鈣離子完成多種生理機能的媒介。鈣離子與癲癇發作的關系已經明確，鈣離子細胞內流是癲癇發病的基本條件。研究癲癇與生物化學的關系，對開辟治療癲癇的新方法、新途徑有重要意義。