Головной мозг более чувствителен к аноксии и уменьшению его перфузии, чем любой другой орган. Функция головного мозга может быть безвозвратно утеряна, несмотря на сохранность других функций организма. Клиническая диагностика смерти головного мозга сложна, требует определённого времени и ряда условий. Для того, чтобы диагностировать смерть головного мозга, то есть всех его структур (коры, среднего мозга, и ствола головного мозга), необходимо установить этиологию комы, исключить наличие гипотермии, передозировки лекарственных препаратов, нейромышечной блокады и шока, наличие в крови наркотических и других веществ, вызывающих угнетение мозговой функции. Необходимо длительное (не менее суток) наблюдение за пациентом без отключения аппарата искусственной вентиляции лёгких.
Отсутствие кортикальной функции проявляется отсутствием сознания и изоэлектрической электроэнцефалографической кривой, но это не служит доказательством смерти других отделов головного мозга. Появление электрической активности на электроэнцефалографической кривой у децереброванных и декортицированных пациентов несовместимо с этим диагнозом, однако рефлексы, исходящие из спинного мозга, возможны. У пациентов с медикаментозной комой изоэлектрическая кривая на электроэнцефалограмме может сохраняться в течение суток.
У пациентов с деструктивными поражениями на уровне основания варолиевого моста возможна на электроэнцефалограмме электрическая активность в отсутствие внешних проявлений сознания. Однако исследования этой группы пациентов показали, что эти пациенты в сознании, открывают глаза (вертикальное движение глазных яблок), но не могут отвечать на вопросы. Отсутствие зрачковых реакций означает потерю функции среднего мозга, невозможность глазных движений - потерю функции моста. Смерть ствола головного мозга подтверждается отсутствием зрачковых, роговичных, окуломозговых, окуловестибулярных, рвотных и дыхательных рефлексов. Медуллярная дисфункция проявляется апноэ, не устраняемым мощным гиперкарбическим стимулом. Чтобы убедиться в этом, в условиях клиники и газового мониторинга применяется так называемый апноэ-тест с полным прекращением искусственной вентиляции лёгких, но с одновременно продолжающейся оксигенацией. После предварительной оксигенации с FiO2 = 1,0 кислородный катетер вводится в эндотрахеальную трубку. Такая методика обеспечивает адекватную оксигенацию без вентиляции и способствует постепенному повышения РаСО2 до 60 мм Hg и более, в среднем за 4-6 минут при условии адекватного кровообращения. Отсутствие признаков восстановления дыхания - один из критериев смерти головного мозга.
"Мозговая смерть" - состояние необратимого отсутствия функций головного мозга на всех его уровнях (кора, средний мозг, ствол головного мозга). Клинически это проявляется отсутствием реакций, рефлексов со стороны среднего мозга и спонтанное вентиляции, несмотря на значительную гиперкарбию. Этот диагноз не может быть поставлен при продолжающейся гипотермии или лекарственной интоксикации.
Несмотря на то, что диагноз смерти головного мозга может быть определён клинически, всё же следует руководствоваться законами и принципами, принятыми в данной стране. Для этого требуется электроэнцефалография, сканирование мозгового кровотока и другие исследования. При этом следует учитывать, что изоэлектрическая кривая при электроэнцефалографии может быть у пациентов с гибелью коры головного мозга, но у которых остаётся активность ствола головного мозга. Смерть головного мозга может быть подтверждена с помощью контрастной или изотопной ангиографии, регистрирующей отсутствие мозгового кровотока.