Das menschliche Gehirn enthält etwa 86 Milliarden Nervenzellen, von denen jede mit vielen, vielleicht 50.000 anderen verbunden ist. Das Gehirn ist das Organ unseres Denkens, Erinnerns und Fühlens. Es integriert Informationen aus der Außenwelt und ermöglicht so die Wahrnehmung von Objekten, die wir sehen, hören, fühlen oder riechen können, sowie von Ereignissen um uns herum. Es organisiert unsere Reaktion auf diese Ereignisse durch Bewegungen oder andere Handlungen. Und es organisiert unser Sozialverhalten.
Nachrichten zwischen Nervenzellen werden durch die extrem schnelle Ausschüttung winziger Pakete spezialisierter Chemikalien, der Neurotransmitter, übermittelt. Wenn ein Neurotransmitter auf die nächste Zelle in der Kette einwirkt, wird ein kurzer elektrischer Strom erzeugt. Diese Signale können mit sehr feinen Drähten aufgezeichnet werden, die neben oder in einer Nervenzelle angebracht sind, aber sie sind nicht groß genug, um durch die Haut des Kopfes hindurch aufgezeichnet zu werden. Einige Zellen agieren jedoch in einem rhythmischen Konzert. Diese Rhythmen können mit Geräten wie dem Elektroenzephalogramm (EEG) nachgewiesen werden, einem Verfahren, bei dem Elektroden auf der Kopfhaut angebracht werden und diese elektrischen Rhythmen verstärkt, digital aufgezeichnet und auf einem Computerbildschirm angezeigt werden.
Manche Botschaften, die eine Nervenzelle empfängt, sind hemmend – sie dämpfen die Aktivität der empfangenden Zelle. Andere sind erregend und verstärken die Aktivität der Zelle. Die empfangende Nervenzelle berechnet sozusagen diese gegensätzlichen Botschaften, die ihr eigenes Handeln bestimmen.
Eine Möglichkeit, wie etwas schief gehen kann, ist, dass eine Nervenzelle einen Teil ihres Inputs von anderen Zellen verliert, weil diese anderen Nervenzellen beschädigt wurden. Wenn hemmende Endigungen verloren gehen, wird die Zelle übererregbar und beginnt, andere Nervenzellen, mit denen sie verbunden ist, zu erregen oder in unangemessener Weise zu feuern. Dies kann dazu führen, dass immer mehr Nervenzellen in das abnorme Feuerungsmuster einbezogen werden.
Bei einem epileptischen Anfall ist also die normale, ruhige und integrierte Funktion der Nervenzellen in den Hirnhälften unterbrochen. Stattdessen werden die Nervenzellen durch die Kontakte, die sie zu anderen Nervenzellen herstellen und von diesen empfangen, in ein abnormes Feuermuster gezwungen, das im Verlauf des Anfalls immer mehr Nervenzellen betrifft. Diese Nervenfasern feuern in den Anfällen synchron.