Uma lesão na medula espinhal começa com um golpe súbito e traumático na coluna espinhal que fratura ou desloca as vértebras. O dano começa no momento da lesão, quando fragmentos de ossos da coluna, material do disco, ou ligamentos rasgam ou penetram no tecido da medula espinhal. Axônios são cortados ou danificados e membranas de células neurais são quebradas. Vasos sanguíneos podem romper com o trauma na coluna e causar forte sangramento, que pode se espalhar por áreas da medula espinhal em horas.

Em minutos depois do trauma na coluna, a medula espinhal incha para preencher toda a cavidade do canal espinhal no nível da lesão. Esse inchaço corta o fluxo sanguíneo, o que também contribui para cortar oxigênio ao tecido da medula espinhal.

A pressão sanguínea cai, algumas vezes de forma dramática, à medida que o corpo perde a capacidade de se auto-regular. À medida que a pressão sanguínea cai ainda mais, isso interfere com a atividade elétrica dos neurônios e axônios. Todas essas alterações podem causar uma condição conhecida como choque espinhal, a qual pode durar de horas a dias.

Esmagamento e rompimento dos axônios são somente o começo da devastação que ocorre na medula espinhal lesionada e continua por dias. O trauma inicial decorrente do golpe na coluna inicia uma cascada de eventos bioquímicos e celulares que matam neurônios, priva axônios de sua insulação mielina, e engatilha resposta inflamatória do sistema imunológico.

Dias ou até semanas depois do trauma na coluna, depois que a segunda onde de danos passou, a área da destruição aumentou, assim como a extensão das incapacitações do paciente.

Pesquisadores estão especialmente interessados em estudar os mecanismo dessa onda secundária de danos, uma vez que encontrar formas de interrompê-la poderia salvar axônios e reduzir as incapacitações ao paciente decorrentes disso. Isso poderia fazer uma grande diferença no potencial para recuperação.