Die Stammzelltherapie für traumatische Hirnverletzungen ist auf die sekundären Hirnverletzungen konzentriert, die das Ergebnis biochemischer und physiologischer Ereignisse sind, die letztlich zum tod neuronaler Zellen führen. Jüngste Forschungen haben gezeigt, dass der potenzielle therapeutische Nutzen der Stammzelltherapie das Ergebnis der folgenden Mechanismen sein könnte: Sekretion von Wachstumsfaktoren zur Förderung der funktionellen Ergebnisse nach Hirnverletzungen durch Neurogenese und Synaptogenese; Produktion und Induktion zahlreicher Zytokine und trophischer Faktoren zur Förderung der Angiogenese und Gefäßstabilisierung in der Grenzzone der Läsion; Verringerung der glialen Narbenbildung und Förderung des glial-axonalen Umbaus. So wirken Stammzellen pleiotrop, um das Gehirn nach einer Hirnverletzung zu stimulieren, indem sie mehrere neuronale restaurative Funktionen wie Synaptogenese, Angiogenese und Neurogenese beeinflussen.