Neuronas yra nervinė ląstelė, kurią sudaro kūnas arba soma; projekcijos, vadinamos dendritais; ir nervų pluoštas, vadinamas aksonu. Kiekvienos ląstelės aksonai jungiasi su kitomis ląstelėmis ir tarnauja kaip takai įvairiose smegenų dalyse. Po smegenų traumos aksonų pažeidimas gali atsirasti tiesiogiai dėl smūgio jėgos arba dėl medžiagų, kurias išskiria sužalotos ar mirštančios ląstelės. Patinimas taip pat gali sukelti aksonų atsiskyrimą nuo pirminių ląstelių, o tai gali sukelti daugiau žalos. Tokios ligos kaip išsėtinė sklerozė taip pat gali sukelti aksonų degeneraciją.
Kad nervų sistema tinkamai veiktų, ji priklauso nuo kiekvienos ląstelės jungčių. Difuzinis aksonų pažeidimas yra viena iš aksonų pažeidimų formų, kai nervinės skaidulos yra fiziškai atjungtos. Tai dažnai nutinka susidūrus dideliu greičiu, pavyzdžiui, įvykus automobilio avarijai. Pati trauma gali sutrikdyti ryšį tarp skirtingų smegenų dalių, nes neuronai negali sąveikauti. Po sužalojimo vėlesnis patinimas gali sukelti aksono atsiskyrimą nuo neurono.
Aksonų pažeidimas kartais įvyksta kaip pakopinio įvykio dalis. Kai nervinės ląstelės yra pažeistos ir aksonai atsijungia, neuronai išskiria daug cheminių medžiagų, kurios kaupiasi iki toksiško lygio. Kitos nervinės ląstelės miršta, kai cheminės medžiagos prasiskverbia į jų dezoksiribonukleino rūgštį (DNR) ir sukelia ląstelių mirtį. Per daug kalcio taip pat gali patekti į pažeistus neuronus ir sukelti patinimo reakciją, kuri dažnai sukelia aksonų pažeidimą. Medicininiai tyrimai parodė, kad sumažinus kalcio jonų kiekį po smegenų sužalojimo, galima sumažinti ląstelių mirtį.
Neuronų pažeidimai taip pat atsiranda, kai aksonai yra tempiami. Jei per greitai ištempiamas, aksono citoskeletas gali sugesti, o tai gali sukelti papildomą patinimą ir kalcio infuziją į ląstelę. Uždegiminės reakcijos, susijusios su išsėtine skleroze, sukelia aksonų pažeidimą ir degeneraciją. Apsauginis mielino apvalkalas, supantis aksonus, dažnai lieka nepažeistas, todėl būklė gali išlikti ir kelis kartus pereiti prie remisijos.
Pažeidus aksonus, nervinės skaidulos gali išaugti, kad pakeistų aksonus, tačiau kartais šis subtilus procesas nutrūksta. Didelis neuromediatorių kiekis, deguonies trūkumas arba nepakankamas kraujo tekėjimas į pažeistą vietą gali neigiamai paveikti nervinių ląstelių regeneraciją. Skaidulos taip pat gali būti neteisingai nukreiptos ir susijungti netinkamose vietose, jei smegenų elektrinis aktyvumas yra pakankamai didelis. Gali atsirasti rimtų ilgalaikių pasekmių, tokių kaip traukuliai, atminties praradimas ir lėtinis skausmas.