L'ischemia cerebrale (IC) rappresenta l'80% degli accidenti vascolari cerebrali (AVC), seconda causa di mortalità nel mondo. Essa fa seguito all'interruzione del flusso ematico in un'arteria cerebrale. Si definisce come una riduzione della pressione di perfusione cerebrale sotto la soglia di autoregolazione fisiologica del flusso ematico cerebrale, che conduce a un insufficiente apporto in ossigeno e in energia. Si tratta di un fenomeno che evolve molto rapidamente nel tempo e nello spazio, andando dal «silenzio elettrofisiologico» di neuroni ancora vitali (penombra) alla necrosi irreversibile (infarto). La risonanza magnetica o la TC di perfusione permettono di visualizzare in urgenza queste zone di IC. I meccanismi che inducono la morte cellulare (omeostasi di Ca²⁺, Na⁺/Cl^-, K⁺ ed eccitotossicità, depolarizzazione peri-infartuale, stress ossidativo, infiammazione, ecc.) non sono limitati ai neuroni. Essi coinvolgono l'insieme dell'unità neurovascolare, gli oligodendrociti e la microglia. Inoltre, l'immunodepressione sistemica causata dall'AVC è responsabile di infezioni che peggiorano la prognosi funzionale. È necessaria una migliore comprensione integrativa «al di là del neurone» di questi fenomeni per sviluppare dei trattamenti limitati, a tutt'oggi, alla gestione specializzata delle AVC, alla riperfusione per trombolisi e all'emicraniectomia decompressiva per gli infarti estesi. Parallelamente ai meccanismi deleteri, esistono una neuroprotezione endogena iniziale e, poi, un recupero che dura diversi mesi. Questo recupero, facilitato dalla rieducazione, è legato a un compenso dei deficit e alla plasticità cerebrale: riorganizzazione dei circuiti danneggiati e neurosinaptogenesi in relazione con la glia e i microvasi all'interno di «nicchie neuro-oligo-vascolari» perilesionali. L'ottimizzazione di questa plasticità multicellulare è, oggi, l'obiettivo di trattamenti promettenti di medicina rigenerativa basati sull'utilizzo di fattori di crescita e di cellule staminali o differenziate (terapia cellulare).