No leito isquémico cerebrovascular, existem duas zonas principais de lesão: a zona isquémica central e a “penumbra isquémica” (termo geralmente usado para definir tecido cerebral isquémico mas ainda viável).
Na zona do núcleo, que é uma área de isquemia grave (fluxo sanguíneo abaixo de 10% a 25%), a perda de oxigênio e glicose resulta em rápido esgotamento das reservas de energia. Isquemia severa pode resultar em necrose de neurônios e também de elementos celulares de suporte (células gliais) dentro da área gravemente isquêmica.
Células cerebrais dentro da penumbra, uma borda de tecido leve a moderadamente isquêmica deitada entre o tecido que normalmente é perfurado e a área em que o infarto está evoluindo, pode permanecer viável por várias horas. Isto porque a zona penumbral é suprida com sangue através da anastomose das artérias colaterais com ramos da árvore vascular ocluída (ver inset). Entretanto, mesmo as células desta região morrerão se a reperfusão não for estabelecida durante as primeiras horas, pois a circulação colateral é inadequada para manter indefinidamente a demanda neuronal de oxigênio e glicose.
Neste exemplo, a penumbra isquêmica é mostrada como uma borda de tecido que envolve o núcleo gravemente isquêmico que se encontra dentro do território vascular do ramo pré-Rolandico da artéria cerebral média esquerda. A artéria Rolandic é ocluída por um tromboembolus. A extensão da penumbra varia diretamente com o número e patência das artérias colaterais.
A penumbra é onde as intervenções farmacológicas são mais prováveis de serem efetivas. No entanto, também pode ser possível salvar células dentro da zona central gravemente isquêmica. Embora a isquemia severa mate neurônios seletivamente vulneráveis, células gliais podem ser poupadas se o fluxo sanguíneo for restaurado precocemente. Portanto, a recanalização oportuna do vaso ocluído deve teoricamente restaurar a perfusão tanto na penumbra quanto no núcleo gravemente isquêmico. A recanalização parcial deve reduzir acentuadamente o tamanho da penumbra também.