Uraz mózgu będzie powszechnie towarzyszył ostry obrzęk, który upośledza funkcję w tkance mózgowej, która pozostaje żywa. Rozwiązanie obrzęku jest ważnym czynnikiem dla poprawy funkcji jednostki. Największym czynnikiem wpływającym na funkcjonalny powrót do zdrowia po urazie mózgu jest zdolność mózgu do uczenia się, zwana neuroplastycznością. Po urazie neuroplastyczność pozwala nienaruszonym obszarom mózgu na adaptację i próbę kompensacji uszkodzonych części mózgu. Chociaż aksony i obwodowy układ nerwowy w rozwijającym się mózgu mogą się regenerować, w mózgu dorosłego człowieka nie jest to możliwe. Dzieje się tak częściowo z powodu czynników wytwarzanych przez komórki w mózgu, które hamują tę regenerację. Dendryty będą się jednak rozwijać z nieuszkodzonych aksonów, jako część procesu neuroplastyczności. Po ciężkim urazie mózgu, poprawa funkcji związanych z neuroplastycznością jest mało prawdopodobna bez pomocy pracowników służby zdrowia wykwalifikowanych w rehabilitacji. Ostatnie badania wykazały, że kolagen jest szeroko rozpowszechniony w całym mózgu i może być niezbędny w ochronie mózgu przed degeneracją, taką jak w chorobie Alzheimera.

Badania przeprowadzone na Uniwersytecie w Tel Awiwie wykazały, że poważne uszkodzenia mózgu mogą być odwrócone przez powietrze bogate w tlen. Pacjenci byli leczeni hiperbaryczną terapią tlenową (HBOT) w komorach wysokiego ciśnienia zawierających powietrze bogate w tlen, które dziesięciokrotnie zwiększyło poziom tlenu w organizmie.

Po dwóch miesiącach leczenia pacjenci, którzy wcześniej nie byli w stanie wykonywać prostych codziennych czynności, takich jak kąpiel, gotowanie, wchodzenie po schodach lub czytanie książki, odzyskali te zdolności po leczeniu.