In caso di ischemia cerebrale focale esistono aree, solitamente situate al centro del territorio vascolare interessato, il cui flusso è gravemente compromesso e altre aree, solitamente situate alla periferia del territorio vascolare, che ricevono una circolazione collaterale da territori vascolari vicini. In queste aree, il flusso è raramente ridotto in maniera drammatica. Il tessuto nervoso che si trova in queste labili condizioni di flusso e di metabolismo è detto in penombra ischemica, ossia in uno stato di stretta economia metabolica, caratterizzata da silenzio elettrico e blocco delle trasmissioni sinaptiche, ma le cellule neuronali sono ancora vitali. Le aree di penombra ischemica sono responsabili di sintomi neurologici, ma restano vitali e teoricamente recuperabili. Inoltre, costituirebbero il substrato fisiopatologico degli attacchi ischemici reversibili.