Чому Черлетті та Біні було так важко визначити кількість струму, здатну спровокувати епілептичний напад? Череп людини – сильний резистор, порівнянний із силіконом в електроніці, а поріг, після якого виникають епілептичні напади grand mal, через електричні особливості мозку й черепа може різнитись для різних людей уп’ятеро. Крім того, протягом перших сорока років існування цього виду лікування обладнання, яке генерувало струм, було дуже різним. Дехто використовував синусоїдні хвилі змінного струму від головного кабелю, які на виході з розетки майже не змінювались, натомість інші створювали короткотривалий потік сталого струму. Ці «ефективніші» прилади спричиняли конвульсії з використанням меншої кількості електрики, але психіатри помітили, що для того, аби лікування подіяло, сила струму мала бути більшою за ту, яка викликає напад. Однією з поширених побічних дій були проблеми з мовленням; вважалось, що вони виникають внаслідок приглушення домінантної півкулі мозку (у більшості людей це ліва півкуля). Здійснювались спроби уникнути цього, застосовуючи струм лише до правої півкулі (одностороння електроконвульсивна терапія), але знову ж таки, потрібно було перевищити поріг, після чого виникав напад, інакше лікування було менш ефективним. Було схоже на те, що проходження електричного струму, а не самі лише епілептичні напади якимось чином впливали на психічний стан пацієнтів.
Нейробіологи можуть дослідити роботу мозку за допомогою електроенцефалограм (ЕЕГ), які відстежують незначні зміни в електричній активності мозку шляхом замірів на поверхні скальпу. Оцінювання делікатної нейронної функції на основі ЕГГ за рівнем чутливості схоже на спроби з’ясувати суспільні взаємини в місті, пролетівши над ним на бомбардувальнику, але, як і аерофотографії, електроенцефалограми можуть містити корисну інформацію. Під час епілептичного нападу мережа клітин мозку спалахує, починаючи бурхливу хаотичну діяльність; гладкі звивисті лінії ЕЕГ в стані спокою раптом стають гострими й зубчастими, схожими на язики вогняного шторму, який проноситься по мозку.
Протягом стандартного курсу електроконвульсивної терапії (у Великій Британії і в США на сьогодні він містить від шести до дванадцяти процедур) мозкові хвилі в перервах між процедурами стають повільнішими, а сила струму, після якої настає напад, збільшується. Нейрони обмінюються інформацією через мікроскопічні прогалини – синапси, виділяючи в незначних обсягах хімічні елементи, які називаються нейротрансмітерами. Досліди на тваринах показують, що під час електроконвульсивної терапії підвищується чутливість нейронів до нейротрансмітерів, які послаблюють епілептичні напади, і посилюється їхній опір нейротрансмітерам, що сприяють цим нападам. Схоже на те, що мозок коригує власний хімічний склад для того, щоб зменшити ймовірність подальших нападів. Ці адаптації спричиняють зміни в психічному та емоційному стані, які не до кінця зрозумілі, але незмінно повторюються під час експериментів.