当人类发生心脏骤停的时候，脑部得不到供血，氧气无法输送进去，便会造成脑细胞缺氧的状况。而我们的脑部对此非常敏感，如果持续缺氧，大约在10分钟内就可能出现脑死亡。脑死亡的定义是，包括脑干反射在内的全脑功能丧失，且是不可逆转的丧失。这样的患者，有时可以在机器帮助下维持生命，但没有恢复意识的希望，也无法再独立呼吸。目前在许多国家，脑死亡已经成为宣布人死亡的依据，这为脑死亡患者的器官捐献和移植提供了机会。
我们也常常在新闻里听到这样的消息：某时某地某人因意外或疾病而脑死亡，他/她捐献的器官拯救了多人的生命。
当然，一个人被诊断为脑死亡前，需要经过反复检查，根据脑电是否静息、有无自主呼吸、瞳孔对光有无反应、擦拭喉咙后部有无呕吐反射等等指标，来确认神经系统的功能。诊断标准正在逐渐完善，但科学家对脑死亡的发生过程还不十分了解。毕竟，患者出现危急情况时，医生通常有义务尽力抢救，不能坐视那个过程的自然发生，观察的样本也就很难获得。所以，过往学界对脑死亡的理解大多来自动物实验。
不过，也有一些重症患者希望减少不必要的痛苦，或希望走得更有尊严，便会提前签署“放弃急救同意书”。柏林大学的神经学家延斯·德雷尔（Jens Dreier）领衔的研究团队，观察了多位选择不急救的患者，发现在通往脑死亡的路上会发生“脑海啸”，且脑海啸之中有个关键的结点。科学家相信，只要在这个点来临前，损伤就是可逆的。
正常情况下，我们脑中的神经元，依靠电信号来传送信息。
受到刺激的时候，神经元会产生动作电位来传递信号；在那之后，则要依靠细胞膜上的钠钾泵，让神经元回到静息电位，为下一次传递信号做好准备。周而复始，脑电图便呈现出生机勃勃的曲线。而在缺氧的情况下，脑部会进入“节能模式”，停止电信号的传递，也就是停止神经元之间的交流。这种时候，脑电图会变得平静，但“节能模式”并不意味着没有能耗：平时靠钠钾泵维持的静息电位，是钠离子在细胞膜外浓度高，而在膜内浓度低。
所以，缺氧时就算不产生动作电位来传递信号，还是会有钠离子顺着浓度差跑进膜里。这样，钠钾泵就依然要工作，把细胞膜里的钠离子送出去，保证膜内外的浓度差。但把离子从浓度低的地方输送到浓度高的地方，总要消耗能量。
一旦缺氧时间久了，提供能量的ATP分子会被耗尽，钠钾泵无法继续工作，细胞膜内外的钠离子浓度差也会消失。
这个现象就叫“去极化”（depolarization），可以像海啸一般，在大脑皮层和其他脑区散播开来。科学家在一些严重脑损伤患者的临终时期，观察到这样的散播过程，并把它称作“脑海啸”。而脑海啸会触发大量有害的生理反应。比如，由于钠离子无法被运出细胞，水分便跟着进入细胞以恢复平衡，随之引发细胞毒性水肿。长时间处在这样的情况下，大量神经细胞会胀亡，并最终导致不可逆的脑损伤。
但让科学家感到兴奋的是，“脑海啸”本身并不意味着脑死亡。因为他们发现，在去极化开始发生的时候，神经元并不会立即受损，而是有一定的延迟。研究团队观察了9位遭受过创伤性脑损伤的患者，他们都经历过一番治疗，并在家庭讨论后签署了“放弃急救同意书”。在患者允许的情况下，科学家在他们脑中植入了电极阵列，利用脑皮层电图（ECoG）来监测“脑海啸”，也就是去极化现象在患者脑中扩散的过程。
除此之外，他们还实时监测着局部脑血流量和缺氧的情况。
从每一位患者身上撤掉维持生命的治疗手段，都造成了人体的自主循环停止，并最终导致死亡。而具体来说，科学家首先在8位患者脑部观察到，不同脑区的自主脑电活动会同时安静下来。这种非扩散性抑制，发生在脑组织血氧含量急剧下降的时期。而最终的扩散性去极化，也就是脑海啸，会在非扩散性抑制发生的13秒~266秒后出现。此时，脑局部血流量也已降到最低点。
在这8位患者身上，最终的扩散性去极化，都发生在循环停止之后。只有1位患者，在自主循环停止之前，已经发生了最后的扩散性去极化，即脑海啸。
和正常组织中发生的扩散性去极化相比，持续缺血的组织里，扩散性去极化是难以恢复的。但科学家发现，从扩散性去极化发生，到细胞开始因此而死亡，中间有几分钟到十几分钟不等的时间。
因此他们认为，即便脑海啸已经发生，只要神经细胞还没开始死亡，就仍然有机会恢复人体的自主循环，从而恢复供氧。也就是说，虽然脑海啸引发的毒性生理反应，可以导致死亡；但想要给脑海啸按下暂停键，并不是没有机会。如果能在缺血期间，延长神经细胞的存活时间，那么患者得救的几率也会增大。
由于发现脑海啸常常发生在自主循环停止后，也在自发的脑活动停止后，科学家认为这有可能让人们围绕死亡的定义产生一些新的争议。但即便不知道，脑海啸究竟是在哪一时刻变成了完全不可逆的状态，有一件事还是确定的：自主循环停止后发生的去极化，并不会自发逆转。而研究团队希望有一天，受到这项研究启发而诞生的新疗法，可以争取时间，拯救更多因脑缺血而徘徊在死亡边缘的人类。