La terapia con células madre para la lesión cerebral traumática TBI se centrará en la lesión cerebral secundaria, que es el resultado de acontecimientos bioquímicos y fisiológicos, que en última instancia conducen a la muerte de las células neuronales. Investigaciones recientes han indicado que el beneficio terapéutico potencial de la terapia con células madre podría ser el resultado de los siguientes mecanismos: Secreción de factores de crecimiento para promover el resultado funcional tras una lesión cerebral a través de la neurogénesis y la sinaptogénesis; Producción e inducción de numerosas citocinas y factores tróficos para potenciar la angiogénesis y la estabilización vascular en la zona limítrofe de la lesión; Disminución de la formación de cicatrices gliales y promoción de la remodelación glial-axonal. Así pues, las células madre actúan de forma pleiotrópica para estimular la remodelación cerebral tras una lesión cerebral influyendo en varias funciones restauradoras neurales como la sinaptogénesis, la angiogénesis y la neurogénesis.