Aivovammaan liittyy yleisesti akuutti turvotus, joka heikentää elossa olevan aivokudoksen toimintaa. Turvotuksen häviäminen on tärkeä tekijä, jotta yksilön toimintakyky paranee. Suurin tekijä aivovamman jälkeisessä toiminnallisessa toipumisessa on aivojen kyky oppia, jota kutsutaan neuroplastisuudeksi. Vamman jälkeen neuroplastisuuden ansiosta ehjät aivojen alueet voivat sopeutua ja yrittää korvata aivojen vaurioituneita osia. Vaikka kehittyvissä aivoissa aksonit ja ääreishermosto voivat uudistua, aikuisen aivoissa ne eivät pysty siihen. Tämä johtuu osittain aivosolujen tuottamista tekijöistä, jotka estävät uudistumista. Dendriitit kehittyvät kuitenkin ehjistä aksoneista osana neuroplastista prosessia. Vakavan aivovamman jälkeen neuroplastisuuteen liittyvä toimintojen paraneminen on epätodennäköistä ilman kuntoutukseen perehtyneiden terveydenhuollon ammattilaisten apua. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on havaittu, että kollageenia on laajalti levinnyt kaikkialle aivoihin, ja se saattaa olla olennainen tekijä aivojen suojaamisessa Alzheimerin taudin kaltaiselta rappeutumiselta.

Tel Avivin yliopistossa tehty tutkimus osoitti, että vakava aivovaurio voidaan kumota happirikkaalla ilmalla. Potilaita hoidettiin ylipainehappihoidolla (HBOT, hyperbaric oxygen therapy) korkeapaineisissa kammioissa, jotka sisälsivät runsaasti happea sisältävää ilmaa, joka kymmenkertaisti elimistön happipitoisuuden.

Kahden kuukauden hoidon jälkeen potilaat, jotka eivät aiemmin kyenneet suorittamaan yksinkertaisia jokapäiväisiä toimintoja, kuten kylpemistä, ruuanlaittoa, portaiden kiipeämistä tai kirjan lukemista, saivat hoidon jälkeen takaisin nämä kyvyt.