虽然正常人熟睡时对自身和环境均不清醒，但这与意识障碍有着本质的区别：正常人在睡眠的任何时间均可被唤醒，醒后意识正常，睡眠中人可以通过梦境再现记忆痕迹，而昏睡、昏迷的患者则没有这一功能，睡眠中人的脑血流、脑代谢、脑电图等指标的变化符合生理机制。

脑死亡（brain death）是20世纪50年代由欧洲神经病学者首先提出的概念。昏迷患者的大脑发生不可逆损害，脑干已无功能，但通过人工方式还可维持呼吸与循环功能，这种状态称为过度昏迷、不可逆昏迷或脑死亡。诊断标准如下：患者对外界任何刺激均无反应，无任何自主活动，但脊髓反射可以存在；脑干反射（包括对光反射、角膜反射、头眼反射、前庭眼反射、咳嗽反射）完全消失，瞳孔散大且固定；自主呼吸停止，需要人工呼吸机维持换气；脑电图电活动消失，呈一条直线；经颅多普勒超声提示无脑血流灌注现象；体感诱发电位提示脑干功能丧失；上述情况持续时间至少12小时，经各种抢救无效；需排除急性药物中毒、低温和内分泌代谢疾病等。儿童脑死亡的诊断标准与成人不尽相同，在新生儿产后7天内不应做出脑死亡的诊断，观察时间应持续72小时。

脑电图（electroencephalogram，EEG）是反应意识障碍的指标之一，患者多有脑电图的改变，但缺乏特异性。谵妄患者的脑电图偶发高幅慢波，昏睡者表现为均匀的2～3Hz的高幅慢波，深昏迷则表现为慢波甚至脑电静息。巴比妥中毒表现为高幅快波。有些昏迷患者表现为全脑的8～12Hz的脑电活动，称为“α昏迷”。这种脑电活动遍布全脑且不能被外界刺激所抑制，预后不良。不同类型代谢性脑病昏迷的脑电图各不相同，这可能是由于它们各自机制不同造成的，肝性脑病的特征是脑电图为“三相波”。与心电图一样，脑电图只反映描记时间内脑电活动的变化，对于意识障碍的患者应采用脑电监测。