科学家发现，当遇到脑外伤（TBI）的小鼠食用富含支链氨基酸的饮食的时候，它们比对照组小鼠的认知恢复更好。TBI常常会破坏边缘系统的海马区，该区域参与了学习与记忆，而且脑损伤会导致特定神经元网络活动的改变，在一些区域触发更多的活动，而导致另一些区域活动更少。这种损伤还常常导致支链氨基酸（BCAAs）浓度的下降，BCAAs是基于谷氨酸的神经递质（大脑通讯的媒介）的关键成分。Akiva Cohen及其同事提出，食用BCAA可能有助于恢复被改变的神经递质库，而且可能有助于大脑在经历脑损伤（如那些与运动有关的脑震荡带来的损伤）之后恢复其正常功能。这些科学家报告说，BCAA饮食补充剂可能成为TBI患者的一种疗法，尽管尚不清楚这种治疗对于TBI在几周或几个月之后才显示出来的影响是否有效。