تشمل الآليات الفسيولوجية لحالات الصرع عدة عمليات في الجهاز العصبي المركزي، بما في ذلك:
1- نشاط كهربائي زائد في الدماغ: يتميز الصرع بنشاط كهربائي زائد في الدماغ يحدث بصورة غير متزامنة، ويؤثر على الوظائف العصبية الطبيعية.
2- قصور في قدرة الدماغ على السيطرة على هذا النشاط الكهربائي: يسبب النشاط الكهربائي الزائد في الدماغ اضطرابًا في الوظائف العصبية الطبيعية، مما يؤدي إلى فقدان السيطرة على الحركات والتصرفات والأفكار.
3- زيادة نشاط النوراغين: يحفز النشاط الكهربائي الزائد في الدماغ نشاط النوراغين (ناقل عصبي في الدماغ)، الذي يزيد من النشاط الكهربائي في الدماغ، مما يزيد من حدوث نوبات الصرع.
4- نقص في الناقلات العصبية المغذية للدماغ: يمكن أن يؤدي النشاط الكهربائي الزائد في الدماغ إلى نقص في الناقلات العصبية المغذية للدماغ، الأمر الذي يؤدي إلى حدوث اضطرابات في الوظائف العصبية الطبيعية.