Os barbitúricos reduzem a taxa metabólica do tecido cerebral, bem como o fluxo sanguíneo cerebral. Com essas reduções, os vasos sanguíneos do cérebro se estreitam, diminuindo a quantidade de espaço ocupado pelo cérebro e, portanto, a pressão intracraniana. A esperança é que, com o alívio do inchaço, a pressão diminua e alguns ou todos os danos cerebrais sejam evitados. Vários estudos têm apoiado esta teoria, mostrando redução da mortalidade no tratamento da hipertensão intracraniana refratária com coma barbitúrico.
Cerca de 60% da glicose e do oxigênio usados pelo cérebro são destinados à sua atividade elétrica e o resto para todos outras atividades, como metabolismo. Quando os barbitúricos são administrados a pacientes com lesão cerebral para coma induzido, eles agem reduzindo a atividade elétrica do cérebro, o que reduz a demanda metabólica e de oxigênio. A taxa de dose de infusão de barbitúricos é aumentada sob monitoramento por eletroencefalografia até que a supressão de explosão ou silêncio elétrico cortical (“linha plana” isoelétrica) seja atingida. Assim que houver melhora no estado geral do paciente, os barbitúricos são retirados gradualmente e o paciente recupera a consciência.
Existem controvérsias sobre os benefícios do uso de barbitúricos para controlar a hipertensão intracraniana. Alguns estudos mostraram que os barbitúricos- o coma induzido pode reduzir a hipertensão intracraniana, mas não necessariamente evita danos cerebrais. Além disso, a redução da hipertensão intracraniana pode não ser sustentada. Alguns ensaios clínicos randomizados não conseguiram demonstrar qualquer benefício de sobrevivência ou morbidade do coma induzido em diversas condições, como operações neurocirúrgicas, cabeça trauma, ruptura de aneurisma intracraniano, hemorragia intracraniana, acidente vascular cerebral isquêmico e estado de mal epiléptico. Se o paciente sobreviver, o comprometimento cognitivo também pode seguir a recuperação do coma.