Az agysérülést általában akut duzzanat kíséri, amely károsítja az életben maradó agyszövet működését. A duzzanat megszűnése fontos tényező ahhoz, hogy az egyén funkciója javuljon. Az agysérülést követő funkcionális helyreállítás legnagyobb tényezője az agy tanulási képessége, az úgynevezett neuroplaszticitás. Sérülés után a neuroplaszticitás lehetővé teszi, hogy az agy ép területei alkalmazkodjanak és megpróbálják kompenzálni az agy sérült részeit. Bár a fejlődő agyban az axonok és a perifériás idegrendszer képes regenerálódni, a felnőtt agyban erre nem képes. Ez részben az agyi sejtek által termelt olyan tényezők miatt van így, amelyek gátolják ezt a regenerációt. A neuroplasztikai folyamat részeként azonban az ép axonokból dendritek fejlődnek ki. Súlyos agysérülést követően a neuroplaszticitással kapcsolatos funkciójavulás nem valószínű, hogy a rehabilitációban jártas egészségügyi szakemberek segítsége nélkül bekövetkezik. A legújabb tanulmányok szerint a kollagén kiterjedten eloszlik az agyban, és alapvető fontosságú lehet az agy védelmében az Alzheimer-kórhoz hasonló degenerációval szemben.

A Tel Aviv-i Egyetemen végzett vizsgálat kimutatta, hogy a súlyos agykárosodás visszafordítható oxigéndús levegővel. A betegeket hiperbár oxigénterápiával (HBOT) kezelték nagynyomású, oxigéndús levegőt tartalmazó kamrákban, ami tízszeresére növelte a szervezet oxigénszintjét.

A két hónapos kezelés után azok a betegek, akik korábban képtelenek voltak olyan egyszerű napi tevékenységek elvégzésére, mint a fürdés, főzés, lépcsőmászás vagy könyv olvasása, a kezelés után visszanyerték ezeket a képességeket.