Neuron je živčana stanica koja se sastoji od tijela, ili some; projekcije koje se nazivaju dendriti; i živčano vlakno koje se zove akson. Aksoni svake stanice povezuju se s drugim stanicama i služe kao putovi kroz različite dijelove mozga. Nakon ozljede mozga, oštećenje aksona može nastati izravno od siline udarca ili kao rezultat tvari koje oslobađaju ozlijeđene ili umiruće stanice. Oteklina također može uzrokovati da se aksoni odvoje od svojih matičnih stanica, što dovodi do većeg oštećenja. Bolesti poput multiple skleroze također mogu uzrokovati degeneraciju aksona.
Živčani sustav se oslanja na veze između svake stanice kako bi ispravno funkcionirao. Difuzna ozljeda aksona jedan je od oblika oštećenja aksona, u kojem su živčana vlakna fizički odvojena. To se često događa tijekom udaraca velikom brzinom, kao što je prometna nesreća. Sama ozljeda može poremetiti komunikaciju između različitih dijelova mozga, budući da neuroni ne mogu komunicirati. Nakon ozljede, naknadno oticanje može uzrokovati odvajanje aksona od neurona.
Oštećenje aksona ponekad se javlja kao dio kaskadnog događaja. Jednom kada su živčane stanice oštećene i aksoni se odvoje, neuroni oslobađaju visoku razinu kemikalija koje se nagomilavaju do toksičnih razina. Druge živčane stanice umiru nakon što kemikalije prodru u njihovu deoksiribonukleinsku kiselinu (DNA) i potaknu smrt stanice. Previše kalcija također može ući u oštećene neurone i uzrokovati reakciju otekline koja često uzrokuje oštećenje aksona. Medicinske studije sugeriraju da se smanjenjem razine kalcijevih iona nakon ozljede mozga može smanjiti stanična smrt.
Oštećenje neurona također se događa kada su aksoni rastegnuti. Ako se prebrzo rastegne, citoskelet aksona može otkazati, što dovodi do dodatnog oticanja i infuzije kalcija u stanicu. Upalne reakcije povezane s multiplom sklerozom dovode do oštećenja i degeneracije aksona. Zaštitna mijelinska ovojnica koja okružuje aksone često ostaje netaknuta, tako da stanje može perzistirati i više puta prelaziti u remisiju.
Nakon oštećenja aksona, živčana vlakna mogu narasti i zamijeniti aksone, ali ponekad dolazi do poremećaja u ovom delikatnom procesu. Visoke razine neurotransmitera, nedostatak kisika ili nedovoljan protok krvi u oštećeno područje mogu negativno utjecati na regeneraciju živčanih stanica. Vlakna se također mogu pogrešno usmjeriti i povezati u pogrešna područja ako je električna aktivnost u mozgu dovoljno visoka. Mogu rezultirati ozbiljni dugoročni učinci, poput napadaja, gubitka pamćenja i kronične boli.