大脑缺氧4-6分钟之后，脑细胞开始受到不可逆的损伤，功能受到影响，引起全脑功能损伤，这个过程几乎是不可逆的，也可以称为弥漫性损害。而任何药物对脑细胞凋亡的影响恢复都是作用甚微的，只有及时纠正缺血、缺氧才能够纠正根本的脑死亡状态。脑缺血、缺氧以及昏迷、脑干反射消失、自主呼吸消失，都是脑死亡的表现。如果无法得到有效的解救，脑细胞缺氧4-6分钟之后即可开始出现凋亡，继续发展就会出现脑死亡。

脑死亡是包括脑干在内的全脑功能丧失的一种不可逆的过程，脑死亡有别于植物状态。植物状态时脑干的功能存在，昏迷只是由于大脑皮层的功能受到突然损害，或者全面抑制，患者可以有自主呼吸、心跳和脑干反射。脑死亡患者一定没有自主呼吸，而且是不可逆的。所有引起全面的大脑缺血、缺氧改变的原因都可以引起脑死亡，比如大面积脑梗死、脑出血、颅脑外伤、溺水、呼吸心跳骤停等。