腦代謝的主要能量來源是葡萄糖。每 100g 腦組織 1 分鐘約消耗 5mg葡萄糖，成人腦每天要消耗 120~130g 葡萄糖作為能源。1mol 葡萄糖酵解可提供 2mol ATP(三磷酸腺苷)的能量，而其經過三羧酸迴圈氧化後可產生36mol ATP的能量。即:葡 萄糖完全氧化後提供的能量為其乏氧代謝所產生能量的 18 倍。因此，葡萄糖的有氧氧化 是供應腦能量的主要途徑。靜息狀態下人腦的氧耗量佔全身的 20%(5 歲以下兒童佔50%)。腦組織內幾乎沒有氧的儲存，產能底物——葡萄糖的含量也極少，遠低於全身其 他組織。腦組織完全依賴血液迴圈不斷地供應產能底物和氧才得以維持其正常的結構和 功能。

人腦的血液供應相當於心排出量的 15%~20%。腦迴圈具有自動調節的能力，腦 內不同區域的腦血液隨各該區域代謝率的變化而變化。在人體內，腦是對缺血缺氧最為 敏感和最易受損的器官。在全腦缺血後 1 分鐘內，腦內 ATP 含量降低 90%，以海馬、大 腦皮質、小腦 Purkinje 細胞和基底節為最敏感。正常靜止狀態下的平均腦血流量每分鐘為 55ml/100g 腦組織(灰質平均腦血流量約 75ml/100g 腦組織，白質平均腦血流量約 30ml/100g 腦 組織)。當 平均腦血流量降低至正常的 35%以下時(約每分鐘 15~20ml/100g 腦組織)腦 ATP 儲 存耗竭，病人昏迷，腦電活動消失，但腦細胞仍保持存活。這是產生神經元電衰竭的血 流閾值或稱為功能損傷性缺血閾值。平均腦血流量降至正常的 20%或更低，則達(神經元)膜衰 竭的血流閾值或稱為形態損害性缺血閾值。在腦全面性缺血和區域性缺血，總是有些神經 死亡而有的神經細胞比較不易受損而仍保留功能。介乎這兩類細胞之間的所謂“缺血半影 區”，其神經細胞的功能喪失卻依然存活。治療努力的方向是使這些 神經細胞的功能恢復而不發展至不可逆的階段。