뇌는 크게 나누어 대뇌, 소뇌, 및 뇌간의 세 부분으로 구성되어 있는데, 뇌가 어떤 질환이나 외상 때문에 그 기능이 장애를 받기 시작하여 점차 그 기능이 상실되어가면 의식을 잃어 혼수에 빠지게 되며, 자발운동이 불가능하게 되고, 자발호흡까지도 하지 못하게 되어 사망(뇌사)에 이르게 됩니다. 이때 인공호흡기 등을 활용하면 생체 징후인 맥박, 혈압, 호흡, 체온은 일시적으로 유지될 수 있습니다. 이와 같이 뇌의 모든 기능이 상실되고, 또 그 상태가 어떤 치료노력을 하더라도 회복될 수 없는 비가역적인 상태로 되었을 때를 뇌사라 합니다.

뇌사는 전 뇌기능의 불가역적 정지에 이른 상태이므로 어떠한 치료를 하더라도 수일 내지 길어야 2주안에 신장, 간장, 췌장 등의 여러 장기가 곧 이어 기능을 못하게 되면서 심장정지가 초래되어 결국은 심장사에 빠지게 되므로, 여러 선진국에서는 뇌사와 심장사가 함께 죽음으로 받아들여지고 있습니다.
식물인간 상태와는 어떻게 다릅니까?
중증의 뇌 외상이나 질환에서 회복 소생되었으나 대뇌에 광범위한 조직 손상이 있거나 대뇌와 뇌간사이의 연락이 단절되어, 대뇌기능은 정지되었으면서 하위뇌간 즉 연수의 생명 중추의 기능은 유지되어 인공호흡기를 부착하지 않고서도 생체징후가 지속되는 경우가 있습니다.

이 상태는 생물학적으로 엄연히 살아 있는 상태이므로 그 생명은 무한히 존중되어야 합니다. 흔히 몇 년동안 혼수상태에 있다가 회복되었다는 보도를 보는데 이는 바로 식물인간 상태로 뇌사와는 전혀 다릅니다. 뇌사환자는 자기호흡이 없습니다. 따라서 호흡기를 달지 않고 자기 호흡을 하고 있는 경우는 일단 뇌사가 아니기 때문에 장기 기증에서 제외됩니다.