高原及高山地區第一項最致命的高山症傷害，當屬高山腦水腫症之高海拔缺氧對腦部及神經的損傷。
當登山者或遊客快速的（每天爬升大於400公尺）到達超過海拔4000- 4500公尺以上時，體內的氧氣分壓（PO2）將會很快地下降到45毫米汞柱(mmHg)以下，這將使得身體腦部器官對外部環境的急性缺氧產生四項的生理反應：包括：
1. 腦血管通透性增加
2. 腦部血管壓力增大
3. 腦部血管滲透性增大
4. 腦部自由基增加
當登山者或遊客的體能反應過度時或者對缺氧的耐受力不佳時，上面四項的生理反應將持續擴大並轉變成危及生命的高山腦水腫症，英文為high altitude cerebral edema簡稱HACE。