Las lesiones cerebrales suelen ir acompañadas de una inflamación aguda, que deteriora la función del tejido cerebral que permanece vivo. La resolución de la inflamación es un factor importante para que la función del individuo mejore. El mayor factor de recuperación funcional tras una lesión cerebral proviene de la capacidad de aprendizaje del cerebro, denominada neuroplasticidad. Después de una lesión, la neuroplasticidad permite que las zonas intactas del cerebro se adapten e intenten compensar las partes dañadas del cerebro. Aunque los axones y el sistema nervioso periférico del cerebro en desarrollo pueden regenerarse, no pueden hacerlo en el cerebro adulto. Esto se debe en parte a los factores producidos por las células del cerebro que inhiben esta regeneración. Sin embargo, las dendritas se desarrollan a partir de los axones intactos, como parte del proceso de neuroplasticidad. Después de una lesión cerebral grave, es poco probable que se produzca una mejora de la función relacionada con la neuroplasticidad sin la ayuda de profesionales sanitarios expertos en rehabilitación. Estudios recientes han descubierto que el colágeno está ampliamente distribuido por todo el cerebro y puede ser esencial para protegerlo contra la degeneración, como la que se produce en el Alzheimer.

Un estudio realizado en la Universidad de Tel Aviv demostró que las lesiones cerebrales graves pueden revertirse mediante aire rico en oxígeno. Los pacientes fueron tratados con oxigenoterapia hiperbárica (HBOT) en cámaras de alta presión que contenían aire rico en oxígeno, lo que multiplicó por diez los niveles de oxígeno en el cuerpo.

Después de dos meses de tratamiento, los pacientes que antes eran incapaces de realizar actividades cotidianas sencillas como bañarse, cocinar, subir escaleras o leer un libro recuperaron estas capacidades tras el tratamiento.