過去一直認為腦震蕩僅僅是頭部受外力打擊后，中樞神經系統(tǒng)的暫時性機能障礙，并無可見的器質性損害，在大體解剖和病理組織學上均未發(fā)現(xiàn)病變，所表現(xiàn)的一過性腦功能抑制，可能與暴力所引起的腦細胞分子紊亂、神經傳導阻滯、腦血循環(huán)調節(jié)障礙、中間神經元受損以及中線腦室內腦脊液沖擊波等因素有關。近代，據神經系統(tǒng)電生理的研究，認為因腦干網狀結構受損，影響上行性活化系統(tǒng)的功能才是引起意識障礙的重要因素。但是，這些學說還不能滿意地解釋腦震蕩的所有現(xiàn)象。

近年來的臨床及實驗研究表明，暴力作用于頭部，可以造成沖擊點，對沖部位，延髓及高頸髓的組織學改變，實驗觀察到，傷后瞬間腦血流增加，但數(shù)分鐘后腦血流量反而顯著減少（約為正常的1/2），半小時后腦血流始恢復正常，顱內壓在著力后的瞬間立即升高，數(shù)分鐘后顱內壓即趨下降，腦的大體標本上看不到明顯變化，光鏡下僅能見到輕度變化，如毛細血管充血，神經元胞體腫大和腦水腫等變化，電鏡下觀察，在著力部位，腦皮質，延髓和上部頸髓見到神經元的線粒體明顯腫脹，軸突腫脹，白質部位有細胞外水腫的改變，提示血-腦脊液屏障通透性增加，這些改變在傷后0.5h可出現(xiàn)，1h后最明顯，并多在24h內自然消失，這種病理變化可解釋傷后的短暫性腦干癥狀，生物化學研究發(fā)現(xiàn)，腦震蕩后不僅有腦脊液中乙酰膽堿升高，鉀離子濃度增加，而且有許多影響軸突傳導或腦細胞代謝的酶系統(tǒng)發(fā)生紊亂，導致繼發(fā)損害，從新的臨床觀察中亦發(fā)現(xiàn)，輕型腦震蕩病人腦干聽覺誘發(fā)電位有半數(shù)顯示有器質性損害，國外學者采用前瞻性研究，對連續(xù)712例GCS15分的輕微閉合性顱腦損傷病人作CT掃描檢查，發(fā)現(xiàn)有急性損傷病變者占9.6%。