Barbiturater reducerer den metaboliske hastighed af hjernevæv såvel som cerebral blodgennemstrømning. Med disse reduktioner indsnævres blodkarrene i hjernen, hvilket reducerer mængden af plads, der er optaget af hjernen, og dermed det intrakraniale tryk. Håbet er, at trykket falder, når hævelsen er lindret, og nogle eller alle hjerneskader kan afværges. Flere undersøgelser har understøttet denne teori ved at vise nedsat dødelighed ved behandling af ildfast intrakraniel hypertension med en barbituratkoma.
Cirka 60% af glukosen og iltet, der bruges af hjernen, er beregnet til dets elektriske aktivitet og resten for alle andre aktiviteter såsom stofskifte. Når barbiturater gives til hjerneskadede patienter til induceret koma, virker de ved at reducere hjernens elektriske aktivitet, hvilket reducerer metabolisk og iltbehov. Infusionsdosishastigheden af barbiturater øges under overvågning ved elektroencefalografi, indtil burst-undertrykkelse eller kortikal elektrisk stilhed (isoelektrisk “flatline”) opnås. Når først der er forbedret patientens generelle tilstand, trækkes barbituraterne gradvist tilbage, og patienten genvinder bevidstheden.
Der er kontrovers over fordelene ved at bruge barbiturater til at kontrollere intrakraniel hypertension. Nogle undersøgelser har vist, at barbiturat- induceret koma kan reducere intrakraniel hypertension, men forhindrer ikke nødvendigvis hjerneskade. Desuden kan reduktionen i intrakraniel hypertension muligvis ikke opretholdes. Nogle randomiserede forsøg har ikke vist nogen fordel for overlevelse eller sygdom ved induceret koma under forskellige forhold såsom neurokirurgiske operationer, hoved traume, intrakraniel aneurysmeruptur, intrakraniel blødning, iskæmisk slagtilfælde og status epilepticus. Hvis patienten overlever, kan kognitiv svækkelse også følge opsvinget fra koma.