癲癇與人體內各種化學物質有密切的關係， 神經生物化學在分子水準上對闡明癲癇的發病機制有重要作用。
1、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、穀醯胺、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、膽鹼酯酶活性增強。
2、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， 兩小時後糖原恢復正常。
3、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、乙醯膽鹼等， 癲癇發作時腦內5-羥色胺降低、多巴胺含量減少、膽鹼酯酶活性增強。
4、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。
5、癲癇與環核苷酸
環核苷酸包括環磷腺苷(CAMP)和環磷鳥苷(CGMP)， 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。
6、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。
7、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係已經明確， 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係， 對開闢治療癲癇的新方法、新途徑有重要意義。
