Koma dapat disebabkan oleh dua kondisi, yaitu: (1) lesi struktural baik secara langsung atau

tidak langsung menekan formasio retikularis, (2) gangguan metabolik yang mengakibatkan

supresi aktivitas neuronal. Dari studi kasus di banyak rumah sakit, penderita koma yang

kemudian meninggal secara umum disebabkan oleh adanya tiga tipe lesi struktural yang merusak

fungsi ARAS, yaitu, massa tumor, abses, infark dengan efema yang masif atau perdarahan

intraserebral, perdarahan subdural maupun epidural. (1) Lesi ini biasanya terjadi di korteks dan

substansia alba. Bagian otak masih banyak yang utuh, akan tetapi efek massa akan

mengakibatkan distorsi letak, menyebabkan herniasi tentorial lobus temporal yang menekan

midbrain dan subtalamik di sistem aktivasi retikular. (2) Lesi anatomik, jarang terjadi. Lesi

destruktif terletak di talamus atau midbrain dimana neuron-neuron ARAS terlibat langsung. (3)

Cedera korteks dan subkorteks bilateral pada cedera kepala, diffuse axonal injury, infark atau

perdarahan otak bilateral. Koma terjadi akibat terputusnya impuls talamokortikal atau destruksi

neuron-neuron korteks.

Berdasarkan anatomi patofisiologi koma dibagi dalam:

1. Koma kortikal-bihemisferik, yaitu koma yang terjadi oleh sebab neuron pengemban

kewaspadaan (korteks) sama sekali tidak berfungsi.

2. Koma diensefalik, yaitu supratentorial, infratentorial, kombinasi supratentorial dan

infratentorial; dalam hal ini neuron penggalak kewaspadaan (ARAS) tidak berdaya untuk

mengaktifkan neuron pengemban kewaspadaan (korteks).

Koma juga bisa terjadi apabila terjadi gangguan baik pada neuron penggalak

kewaspadaan maupun neuron pengemban kewaspadaan yang menyebabkan neuron-neuron

tersebut tidak bisa berfungsi dengan baik dan tidak mampu bereaksi terhadap stimulus dari luar

maupun dari dalam tubuh sendiri. Adanya gangguan fungsi pada neuron pengemban

kewaspadaan, menyebabkan koma kortikal bihemisferik, sedangkan apabila terjadi gangguan

pada neuron penggalak kewaspadaan, menyebabkan koma diensefalik, supratentorial atau

infratentorial.

Patofisiologi menerangkan terjadinya koma sebagai akibat dari berbagai macam

gangguan atau penyakit yang masing-masing pada akhirnya mengacaukan fungsi reticular

activating system secara langsung maupun tidak langsung. Dari studi berbagai kasus koma yang

berakhir dengan kematian dapat disimpulkan, bahwa ada tiga tipe lesi atau mekanisme kerusakan

fungsi reticular activating system, baik secara langsung maupun tidak langsung.

2.2.1. Disfungsi Otak Difus

Merupakan proses metabolik atau submikroskopik yang menekan aktivitas neuronal.

Biasanya disebabkan oleh adanya lesi akibat abnormalitas metabolik atau toksik, atau oleh

pelepasan general electric (kejang) yang bersifat subseluler atau molekuler, atau lesi-lesi

mikroskopik yang tersebar. Disfungsi otak difus bisa juga disebabkan oleh adanya cedera korteks

dan subkorteks bilateral yang luas atau kerusakan talamus yang berat yang mengakibatkan

terputusnya impuls talamokortikal atau destruksi neuron-neuron korteks akibat trauma (kontusio,

cedera aksonal difus), infark atau perdarahan otak bilateral. Sejumlah penyakit mempunyai

pengaruh langsung pada aktivitas metabolik sel-sel neuron korteks serebri dan nuklei sentral otak

seperti meningitis, viral ensefalitis, hipoksia atau iskemia misalnya akibat henti jantung. Pada

umumnya, kehilangan kesadaran pada kondisi ini setara dengan penurunan aliran darah otak atau

metabolisme otak.

2.2.2. Efek Langsung pada Batang Otak

Biasanya disebabkan oleh lesi di batang tak dan diensefalon bagian bawah yang

merusak/menghambat reticular activating system. Adanya lesi anatomik atau lesi destruktif yang

terjadi di talamus atau midbrain yang melibatkan neuron-neuron ARAS secara langsung.

Kerusakan langsung di batang otak lebih jarang terjadi. Pola patoanatomik ini merupakan tanda

khas stroke batang otak akibat oklusi arteri basilaris, perdarahan talamus dan batang otak atas

dan traumatic injury.

2.2.3. Efek Kompresi pada Batang Otak

Kompresi pada batang otak bisa bersifat primer atau sekunder. Jika terdapat adanya

massa di area ini maka akan dapat terlihat dengan jelas, misalnya massa tumor, abses, infark

dengan edema yang masif atau perdarahan intraserebral, subdural maupun epidural. Biasanya

lesi ini hanya mengenai sebagian besar dari korteks serebri dan substansia alba sedangkan

sebagian besar bagian serebrum yang lain tetap utuh. Lesi ini selanjutnya akan mendistorsi

struktur yang lebih dalam dan menyebabkan koma karena efek pendesakan (kompresi) ke lateral

dari struktur tengah bagian dalam dan terjadi herniasi tentorial lobus temporal yang berakibat

kompresi mesensefalon dan area subtalamik reticular activating system, atau adanya perubahan-

perubahan yang lebih meluas di seluruh hemisfer. Lesi serebral sebagai penyebab sekunder juga

dapat menekan area reticular batang otak atas dan menggesernya maju ke depan dan ke atas.

Pada kasus prolonged coma, dijumpai perubahan patologik yang terkait lesi seluruh bagian

sistem saraf korteks dan diensefalon.