W obrębie niedokrwionego łożyska naczyniowo-mózgowego istnieją dwie główne strefy uszkodzenia: strefa rdzenia niedokrwiennego i „penumbra niedokrwienna” (termin ogólnie używany do określenia niedokrwionej, ale wciąż żywej tkanki mózgowej).
W strefie rdzenia, która jest obszarem ciężkiego niedokrwienia (przepływ krwi poniżej 10% do 25%), utrata tlenu i glukozy powoduje szybkie wyczerpanie zapasów energii. Ciężkie niedokrwienie może spowodować martwicę neuronów, a także wspierających je elementów komórkowych (komórek glejowych) w obszarze dotkniętym ciężkim niedokrwieniem.
Komórki mózgowe w obrębie penumbry, czyli obręczy łagodnie lub umiarkowanie niedokrwionej tkanki leżącej pomiędzy tkanką, która jest normalnie perfundowana, a obszarem, w którym rozwija się zawał, mogą pozostać żywotne przez kilka godzin. Dzieje się tak dlatego, że strefa przedniej części mózgu jest zaopatrywana w krew przez tętnice boczne, które łączą się z gałęziami zamkniętego drzewa naczyniowego (patrz wstawka). Jednakże, nawet komórki w tym regionie umrą, jeśli reperfuzja nie zostanie ustalona we wczesnych godzinach, ponieważ krążenie oboczne jest niewystarczające, aby utrzymać zapotrzebowanie neuronów na tlen i glukozę w nieskończoność.
W tym przykładzie, niedokrwienna penumbra jest pokazana jako obręcz tkanki otaczającej silnie niedokrwiony rdzeń leżący w terytorium naczyniowym gałęzi przed-Rolandic lewej tętnicy środkowej mózgu. Tętnica Rolanda jest zamknięta przez skrzeplinę. Rozległość półcienia zależy bezpośrednio od liczby i drożności tętnic bocznych.
Półcień jest miejscem, w którym interwencje farmakologiczne będą najprawdopodobniej skuteczne. Jednakże, może być również możliwe uratowanie komórek w strefie rdzenia, w której doszło do poważnego niedokrwienia. Chociaż ciężkie niedokrwienie zabija selektywnie wrażliwe neurony, komórki glejowe mogą zostać oszczędzone, jeśli przepływ krwi zostanie przywrócony wcześnie. Dlatego też szybka rekanalizacja niedokrwionego naczynia powinna teoretycznie przywrócić perfuzję zarówno w strefie przedniej, jak i w rdzeniu. Częściowa rekanalizacja powinna również znacznie zmniejszyć rozmiar penumbry.
.