Hirnverletzungen gehen häufig mit einer akuten Schwellung einher, die die Funktion des noch lebenden Hirngewebes beeinträchtigt. Das Abklingen der Schwellung ist ein wichtiger Faktor für die Verbesserung der individuellen Funktion. Der wichtigste Faktor für die funktionelle Erholung nach einer Hirnverletzung ist die Lernfähigkeit des Gehirns, die so genannte Neuroplastizität. Nach einer Verletzung ermöglicht die Neuroplastizität den intakten Bereichen des Gehirns, sich anzupassen und zu versuchen, die geschädigten Teile des Gehirns zu kompensieren. Während sich Axone und das periphere Nervensystem im sich entwickelnden Gehirn regenerieren können, ist dies im erwachsenen Gehirn nicht möglich. Das liegt zum Teil an Faktoren, die von den Zellen im Gehirn produziert werden und die diese Regeneration hemmen. Dendriten entwickeln sich jedoch aus intakten Axonen, als Teil des Neuroplastizitätsprozesses. Nach einer schweren Hirnverletzung ist es unwahrscheinlich, dass sich die mit der Neuroplastizität zusammenhängenden Funktionen ohne die Hilfe von in der Rehabilitation geschultem medizinischem Personal verbessern. Jüngste Studien haben ergeben, dass Kollagen im gesamten Gehirn weit verbreitet ist und möglicherweise eine wichtige Rolle beim Schutz des Gehirns vor Degeneration, wie sie bei Alzheimer auftritt, spielt.

Eine Studie der Universität Tel Aviv hat gezeigt, dass schwere Hirnschäden durch sauerstoffreiche Luft rückgängig gemacht werden können. Die Patienten wurden mit hyperbarer Sauerstofftherapie (HBOT) in Hochdruckkammern behandelt, die sauerstoffreiche Luft enthielten und den Sauerstoffgehalt im Körper um das Zehnfache erhöhten.

Nach zweimonatiger Behandlung erlangten Patienten, die zuvor nicht in der Lage waren, einfache alltägliche Tätigkeiten wie Baden, Kochen, Treppensteigen oder das Lesen eines Buches auszuführen, diese Fähigkeiten wieder.