Hjärnskador åtföljs ofta av akut svullnad, vilket försämrar funktionen i den hjärnvävnad som fortfarande lever. Upplösning av svullnaden är en viktig faktor för att individens funktion ska förbättras. Den största faktorn för funktionell återhämtning efter en hjärnskada kommer från hjärnans förmåga att lära sig, så kallad neuroplasticitet. Efter en skada gör neuroplasticiteten det möjligt för intakta delar av hjärnan att anpassa sig och försöka kompensera för skadade delar av hjärnan. Även om axoner och det perifera nervsystemet i hjärnan under utveckling kan återskapa sig kan de inte göra det i den vuxna hjärnan. Detta beror delvis på faktorer som produceras av celler i hjärnan och som hämmar denna regenerering. Dendriter kommer dock att utvecklas från intakta axoner, som en del av den neuroplastiska processen. Efter en allvarlig hjärnskada är det osannolikt att en funktionsförbättring i samband med neuroplasticitet kommer att ske utan hjälp av sjukvårdspersonal som är kunnig inom rehabilitering. Nyligen genomförda studier har visat att kollagen finns i stor utsträckning i hjärnan och kan vara viktigt för att skydda hjärnan mot degeneration, t.ex. vid Alzheimers.

En studie vid Tel Aviv University visade att allvarliga hjärnskador kan vändas med hjälp av syrehaltig luft. Patienterna behandlades med hyperbar syrebehandling (HBOT) i högtryckskammare med syrerik luft som ökade syrehalten i kroppen tio gånger.

Efter två månaders behandling återfick patienter som tidigare inte kunde utföra enkla dagliga aktiviteter som att bada, laga mat, gå i trappor eller läsa en bok dessa förmågor efter behandlingen.