פגיעה מוחית טראומטית קלה המוח, הוא האיבר הכי מורכב בגוף האדם. האיבר הזה, השוקל 1.4 קילוגרם, הוא מקום מושבה של התבונה, מרכז המידע של הזיכרונות, המנגנון המפרש את החושים, וזה שמנהל את כל התנועות. המוח, היושב בתוך קליפת עצם, מוגן בתוך נוזל, הוא גם האיבר הרגיש ביותר בגוף, ומרקמו וצפיפותו דומים לג'לי. בתוך המוח יש יותר מ-100 מיליארד תאי עצב הנקראים "נוירונים", ששולחים וקולטים אותות אלקטרונים וכימיים ברחבי הגוף. לכל נוירון יש גוף תא, וכן סיב עצבי הנקרא "אקסון" ושלוחות קצרות של התא הנקראים "דנדריטים". הדנדריטים יוצאים מגוף התא כדי לקלוט מסרים מתאי עצב אחרים. האקסונים במוח מחברים את הנוירונים זה לזה, ומספקים קשרים פנימיים עם אזורים אחרים במוח. בגלל הרגישות הרבה של המוח ותאי העצב, תנועות פתאומיות של הראש עלולות לגרום פגיעה. במהלך אחת הפגיעות האפשריות, הנקראת "פגיעת ראש דו-צדדית" או פגיעה קדמית-אחורית של המוח, המוח מיטלטל אחורה וקדימה כנגד קיר העצם הפנימי של הגולגולת. כשפגיעת ראש דו-צדדית מתרחשת במהירות גבוהה, התוצאה עלולה להיות אלימה עד כדי יצירת נפיחות וחבלות ברקמות המוח, תופעה שנקראת חבלה מוחית. עם זאת, במקרים של פגיעת ראש דו-צדדית איטית, הנזק שנגרם לא תמיד גלוי לעין בלתי מזוינת. כשהמוח נע קדימה ואחורה בגולגולת, אזורים צפופים במוח מתחככים זה בזה במהירויות שונות. אקסונים שחוצים את הצירים הללו חווים כוחות רב עוצמה שמותחים אותם וקורעים אותם מגוף התא. האירוע הזה נקרא קריעת אקסונים, או נזק אקסונלי פזור (DAI). הנזק המוחי יכול להמשיך להתחולל במשך שעות או אף ימים אחרי הפגיעה הראשונית. הנזק לאוקסונים יכול למוטט את התקשורת בין הנוירונים במוח. האקסונים הקרועים מתנוונים במהירות ומשחררים חומרים כימיים רעילים הנקראים "נוירוטרנסמיטורים" (מוליכים עצביים) אל החלל החדש שנפער. בעקבות זאת, רבים מהנוירונים הסמוכים מתחילים למות בתוך 24 עד 48 שעות ומחריפים את ההשפעות הראשוניות של הפגיעה. נזק אקסונלי פזור חלש או מתון, או DAI, עשויים לגרום סימפטומים כגון: אובדן הכרה קצר מועד, פגיעות בזיכרון לטווח ארוך, הפחתה ביכולת פתרון בעיות, ירידה בעכבות חברתיות, ובעיות ריכוז ותפיסה. במקרים חמורים, DAI עלול להוביל ל: תרדמת, או למצב גופני מתמשך של צמח. בארצות הברית מדווחים מדי שנה יותר ממיליון מקרים של פגיעה מוחית מתונה, כולל DAI. מתוך המספר הזה, יותר מ-300 אלף מטופלים סובלים נזקים ארוכי טווח. טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ודימות תהודה מגנטית (MRI) הינן בדיקות שאפשר לבצע כדי לבדוק אם יש פגיעה מוחית. בדרך כלל תוצאות הבדיקות הללו תקינות, ולכן רופאים חייבים להסתמך על ההיסטוריה הרפואית של המטופלים ועל בדיקה קלינית כדי לאבחן פגיעה מוחית מתונה.