Barbituraten verminderen de stofwisseling van hersenweefsel, evenals de cerebrale doorbloeding. Met deze reducties vernauwen de bloedvaten in de hersenen, waardoor de hoeveelheid ruimte die de hersenen innemen, en dus de intracraniale druk, afneemt. De hoop is dat, als de zwelling verlicht is, de druk afneemt en dat (een deel van) hersenschade kan worden voorkomen. Verschillende onderzoeken hebben deze theorie ondersteund door een verminderde mortaliteit aan te tonen bij de behandeling van refractaire intracraniële hypertensie met een barbituraat coma.
Ongeveer 60% van de glucose en zuurstof die door de hersenen worden gebruikt, is bedoeld voor de elektrische activiteit en de rest voor iedereen andere activiteiten zoals metabolisme. Wanneer barbituraten worden gegeven aan patiënten met hersenletsel voor geïnduceerd coma, werken ze door de elektrische activiteit van de hersenen te verminderen, waardoor de stofwisseling en zuurstofbehoefte worden verminderd. De infusiedosissnelheid van barbituraten wordt verhoogd onder controle door elektro-encefalografie totdat burst-onderdrukking of corticale elektrische stilte (iso-elektrische “flatline”) wordt bereikt. Zodra de algemene toestand van de patiënt verbetert, worden de barbituraten geleidelijk teruggetrokken en komt de patiënt weer bij bewustzijn.
Er bestaat controverse over de voordelen van het gebruik van barbituraten om intracraniële hypertensie onder controle te houden. Sommige onderzoeken hebben aangetoond dat barbituraat- geïnduceerde coma kan intracraniële hypertensie verminderen, maar voorkomt niet noodzakelijk hersenschade. Bovendien houdt de vermindering van intracraniële hypertensie mogelijk niet aan. Sommige gerandomiseerde onderzoeken hebben geen enkel overlevings- of trauma, intracraniële aneurysma-ruptuur, intracraniële bloeding, ischemische beroerte en status epilepticus. Als de patiënt overleeft, kan cognitieve stoornis ook het gevolg zijn van herstel uit de coma.