Terapia komórkami macierzystymi w urazowym uszkodzeniu mózgu TBI skupi się na wtórnym uszkodzeniu mózgu, które jest wynikiem zdarzeń biochemicznych i fizjologicznych, prowadzących ostatecznie do śmierci komórek neuronalnych. Najnowsze badania wskazują, że potencjalne korzyści terapeutyczne wynikające z terapii komórkami macierzystymi mogą być wynikiem następujących mechanizmów: Wydzielanie czynników wzrostu w celu promowania funkcjonalnego wyniku po urazie mózgu poprzez neurogenezę i synaptogenezę; Produkcja i indukcja wielu cytokin i czynników troficznych w celu zwiększenia angiogenezy i stabilizacji naczyniowej w strefie granicznej zmiany; Zmniejszenie tworzenia blizny glejowej i promocja remodelingu glejowo-aksonalnego. Tak więc komórki macierzyste działają w sposób plejotropowy, stymulując przebudowę mózgu po jego uszkodzeniu, poprzez wpływ na kilka neuronalnych funkcji naprawczych, takich jak synaptogeneza, angiogeneza i neurogeneza.