海馬硬化症（HS）またはアモン角硬化症は、歯状核と海馬の錐体層におけるニューロンの損失からなり、さまざまなグリオーシスが見られる。 HSには4つのパターンがあり、最も多いのは錐体層のCA4（end folium）とCA1（Sommer sector）サブフィールドを侵すものである。 これらの病変は海馬の縮小を引き起こし、MRIで検出することができます。 発作に加えて、HSはアルツハイマー病やその他の認知症の患者のかなりの割合で見られる。

この病変の病因は、100年以上にわたって「鶏か卵か」の議論の対象であった。 ある著者はHSが発作の原因であると主張し、またある著者は発作の結果であると主張している。 前者の意見の支持者は、海馬は出生時の傷害、複雑な熱性発作などにより生後早期に損傷を受け、この損傷により発作が起こりやすくなると主張しています。 海馬は大脳新皮質と異なり、出生後も発達を続けるため、このような傷害に対してより脆弱なのである。 TLEの場合、熱性けいれん等の既往がある場合もありますが、ほとんどの場合、そのような既往は聞き出せません。 一方、HSが発作、特に状態てんかんの二次的なものであるという考え方も強く支持されています。 動物実験やヒトでの観察から、1回の発作でも神経細胞障害を起こすこと、この障害は痙攣を伴わずに起こること、累積的であること、電気的異常の持続時間と重症度に相関していることが分かっています。 HSは、脳腫瘍、皮質形成不全、その他の脳病変に起因する発作を起こした患者さんにも見られます。 しかし、てんかん発作やてんかん重積状態の患者の中には、HSを認めない者もいる。