โดยปกติคลื่นไฟฟ้าสมองจะมีลักษณะแบบไม่สอดคล้องกัน (non-synchronous)[6] คลื่นไฟฟ้าสมองจะถูกควบคุมโดยปัจจัยต่าง ๆ ทั้งภายในและสภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์ประสาท ปัจจัยภายในเซลล์ประสาทรวมถึง ชนิดของเซลล์ประสาท จำนวนและการกระจายช่องไอออน การเปลี่ยนแปลงของตัวรับ และ การเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีน[55] ปัจจัยภายในเซลล์ประสาทรวมถึง ความเข้มข้นของไอออน ความยืดหยุ่นต่อการเปลี่ยนแปลงของจุดประสานประสาท และ การควบคุมการสลายตัวของสารสื่อประสาทโดยเซลล์เกลีย[55][56]

โรคลมชัก

กลไกหลักที่ทำให้เกิดโรคลมชักยังไม่เป็นที่ทราบในปัจจุบัน[57] แต่มีข้อมูลที่ทราบแล้วบางส่วนเกี่ยวกับกลไกของเซลล์และโครงสร้างที่ทำให้เกิดโรค อย่างไรก็ดียังไม่เป็นที่ทราบว่าภายใต้สถานการณ์ใด สมองจึงเข้าสู่ภาวะการชักโดยการทำงานอย่างสอดคล้องกันมากจนเกินไป (excessive synchronization)[58][59]

ในผู้ป่วยโรคลมชัก เซลล์ประสาทที่ถูกเร้าจะส่งผลให้เกิดศักยะงานได้ง่าย หรือ มีความต้านทานต่อการสร้างศักยะงานต่ำ[6] สาเหตุอาจเกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ของช่องไอออน หรือ เซลล์ประสาทที่ถูกยับยั้งไม่ทำงานอย่างถูกต้อง[6] และจึงส่งผลให้เกิดพื้นที่ที่เป็นต้นกำเนิดของอาการชัก ซึ่งเรียกว่า "ศูนย์การชัก" (seizure focus)[6] กลไกการเกิดโรคลมชักอีกช่องทางอาจเกิดจากการเพิ่มวงจรเซลล์ประสาทที่ถูกกระตุ้น (excitatory circuits) หรือการลดของวงจรเซลล์ประสาทที่ถูกยับยั้ง (inhibitory circuits) ภายหลังจากการได้รับบาดเจ็บที่สมอง[6][7] โรคลมชักที่เกิดจากกลไกดังกล่าวเกิดขึ้นผ่านกระบวนการที่เรียกว่า อิพิเลปโตเจเนซิส[6][7] ความเสียหายของตัวกรองกั้นระหว่างเลือดและสมองอาจเป็นหนึ่งในกลไกหลักของการเกิดโรคลมชักเนื่องจากเป็นการทำให้สารต่างๆในเลือดเข้าสู่สมองได้[60]

อาการชัก

มีหลักฐานว่า อาการชักซึ่งเกิดจากโรคลมชักมักไม่ได้เป็นเหตุการณ์สุ่ม อาการชักมักเกิดขึ้นตามหลังปัจจัยต่างๆเช่น ความเครียด การดื่มแอลกอฮอล์เกินขนาด ไฟกระพริบ หรือ การขาดการนอนหลับ คำว่า ขีดเริ่มของการชัก มักใช้เพื่อสื่อถึง ปริมาณของสิ่งกระตุ้นที่จำเป็นต่อการเกิดอาการชัก ขีดเริ่มของการชักจะลดลงในผู้ป่วยโรคลมชัก[58]

อาการชักซึ่งเกิดจากโรคลมชักจะเกิดจากการที่กลุ่มของเซลล์ประสาทเริ่มศักยะงานในปริมาณสูงอย่างผิดปกติ[24] และสอดคล้องกัน[6] ผลลัพธ์ทำให้เกิดคลื่นของการลดความต่างศักย์ เรียกว่า ดีโพลาไรซิ่ง ชิฟท์[61] โดยปกติหลังจากเซลล์ประสาทที่ได้รับการเร้า ทำงานหรือสร้างศักยะงาน ตัวของมันจะทนทานต่อการสร้างศักยะงานซ้ำในช่วงเวลาหนึ่ง[6] สาเหตุส่วนหนึ่งอาจเป็นผลของการทำงานของเซลล์ประสาทที่ถูกยับยั้ง การเปลี่ยนแปลงกระแสไฟฟ้าภายในเซลล์ประสาทที่ได้รับการเร้า และผลกระทบของอะดีโนซีน[6]

การชักแบบเริ่มต้นเฉพาะจุดจะเกิดขึ้นภายในสมองซีกใดซีกหนึ่ง ขณะที่การชักแบบทั่วไปจะเริ่มขึ้นในสมองทั้งสองซีก[28] อาการชักบางชนิดอาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสมอง ในขณะที่บางชนิดดูเหมือนจะไม่มีผลใด ๆ กับสมอง [62] การเกิดไกลโอซิส การสูญเสียเซลล์ประสาท และ การฝ่อของสมองในบางพื้นที่ มีความเชื่อมโยงกับโรคลมชัก แต่ยังไม่มีความชัดเจนว่าโรคลมชักทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ หรือ การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ส่งผลให้เกิดโรคลมชัก[62]