Com a lesão neuronal, as bombas de cátions falham e ocorre a despolarização celular, a qual acarreta um aumento da concentração de neurotransmissores excitatórios (GLUTAMATO), que se acumula em níveis muito elevados após uma lesão do SNC.
O aumento do GLUTAMATO resulta na hiperexcitação dos neurônios pós-sinápticos e no aumento da concentração intracelular de cálcio, levando a maior liberação do neurotransmissor==> Cascata excitatória tóxica. A excitação tóxica acarreta uma maior perda neuronal por causa da iberação excessiva de neurotransmissores aminoácidos excitatórios após uma lesão inicial do SNC.
A lesão promove no SNC vários eventos que ocorrem, simultaneamente, no local da lesão e distante dele. Em um primeiro momento, as células traumatizadas liberam seus aminoácidos e seus neurotransmissores, os quais, em alta concentração, tornam os neurônios mais excitados e mais vulneráveis à lesão. Neurônios muito excitados podem liberar o neurotransmissor glutamato, o qual alterará o equilíbrio do íon cálcio e induzirá seu influxo para o interior das células nervosas, ativando várias enzimas que são tóxicas e levam os neurônios à morte. Ocorre, também, a ruptura de vasos sanguíneos e/ou isquemia cerebral, diminuindo os níveis de oxigênio e glicose, que são essenciais para a sobrevivência de todas as células. A falta de glicose gera insuficiência da célula nervosa em manter seu gradiente transmembrânico, permitindo a entrada de mais cálcio para dentro da célula, ocorrendo um efeito cascata.