In het ischemische cerebrovasculaire bed zijn er twee belangrijke zones van verwonding: de ischemische kernzone en de “ischemische penumbra” (de term die algemeen wordt gebruikt om ischemisch maar nog levensvatbaar hersenweefsel aan te duiden).
In de kernzone, een gebied met ernstige ischemie (bloedstroom minder dan 10% tot 25%), leidt het verlies van zuurstof en glucose tot een snelle uitputting van de energievoorraden. Ernstige ischemie kan leiden tot necrose van neuronen en ook van ondersteunende celelementen (gliacellen) binnen het ernstig ischemische gebied.
Hersencellen binnen de penumbra, een rand van licht tot matig ischemisch weefsel die ligt tussen weefsel dat normaal doorbloed is en het gebied waar het infarct zich ontwikkelt, kunnen nog enkele uren levensvatbaar blijven. Dat komt doordat de penumbrale zone van bloed wordt voorzien door collaterale slagaders die anastomoseren met vertakkingen van de afgesloten vaatboom (zie inzet). Zelfs cellen in dit gebied zullen echter sterven als er in de eerste uren geen reperfusie plaatsvindt, omdat de neuronale vraag naar zuurstof en glucose niet onbeperkt kan worden gehandhaafd.
In dit voorbeeld wordt de ischemische penumbra getoond als een rand van weefsel rond de ernstig ischemische kern die binnen het vaatgebied van de voor-Rolandische tak van de linker midden cerebrale slagader ligt. De Rolandische slagader is afgesloten door een trombo-embolie. De omvang van de penumbra varieert rechtstreeks met het aantal en de doorgankelijkheid van de collaterale slagaders.
De penumbra is de plaats waar farmacologische interventies waarschijnlijk het meest effectief zullen zijn. Het kan echter ook mogelijk zijn om cellen in de ernstig ischemische kernzone te redden. Hoewel ernstige ischemie selectief kwetsbare neuronen doodt, kunnen gliacellen worden gespaard als de bloedstroom tijdig wordt hersteld. Daarom zou tijdige rekanalisatie van het afgesloten bloedvat theoretisch de perfusie in zowel de penumbra als in de ernstig ischemische kern moeten herstellen. Gedeeltelijke rekanalisatie zou ook de grootte van de penumbra aanzienlijk moeten verminderen.