DBS通过手术植入电极及脉冲发生器，刺激大脑单或双侧靶点来完成治疗，也称为“脑起搏器”或“神经刺激器”。Bartholow首次在人体上使用了该技术，最初DBS被用来定位和绘制特定脑区的功能图谱，之后开始观察电刺激对脑深部结构产生的影响。此后，DBS又被用于多种神经和精神疾病的治疗，如运动障碍(如特发性震颤，肌张力障碍，帕金森病)、抽动秽语综合征、慢性疼痛及强迫症等。丘脑腹外侧核刺激对原发性震颤是有效的治疗。苍白球和丘脑刺激对肌张力障碍的治疗显示了一定效果。针对不同症状，帕金森病有多个治疗靶点供选择。如腹中间核(Vim)刺激显著减少震颤，丘脑底核(STN)和苍白球(Gpi)刺激减少运动迟缓和降低肌张力亢进。

DOC的DBS研究文献很少。尽管有些方法上的偏倚仍需探讨，但现有研究已经可以更好地理解DOC的DBS治疗机制。Moruzzi和Magoun的早期动物研究表明，中脑网状结构刺激引起类似于觉醒状态的脑电图去同步化表现，之后的动物和临床研究也证实了中脑网状结构和警觉水平间的相互关系。最早的植物状态DBS研究靶点主要集中在网状结构、基底节，特别是在丘脑。Sturm、Hassler及McLardy等首先使用板内核和延髓腹丘脑核作为DBS靶点治疗无意识和微意识。

80年代美国美敦力公司发起了一项由法国、日本和美国参与的多中心研究，Cohadon对病程超过3个月的25名植物状态患者进行队列研究，以丘脑束旁板内核和丘脑中央中核为靶点实施DBS治疗，经过1~12年的随访，12例患者未显示临床或行为上的改善，其余13例则在治疗1?3周后出现显著的交流和意识水平改善。Tsubokawa等对8名患病2~3个月的植物状态患者，以中脑网状结构(楔状核)和非特异性丘脑核(中央中核-束旁核复合体)为靶点施行DBS治疗，通过行为和电生理检查(脑电图，脑干听觉诱发电位和体感诱发电位)进行评估。3例出现行为改善(响应命令和发声/言语表达)，1例部分行为学改善(恢复经口进食和表达情感)，4例随访1年仍无任何改善。尽管某些变化(如更频繁的睁眼和张嘴)开启DBS刺激即出现，但大部分行为改善都出现在3~4个月后。

Katayama等、Hosobuchi和Yingling也报道了类似改善。但这两项研究中植物状态患者意识和行为改善都发生在患病1年内，这正好是病人意识自然恢复的时期，因此，结果有可能部分或完全是由自我恢复导致。此外，研究是无对照的非双盲设计，也未使用DBS停止刺激的洗脱期对照。最后，以近年来提出的微意识状态标准看，部分患者应诊断为微意识状态。

Yamamoto等报道了21植物状态和5例微意识患者，DBS治疗靶点为中脑网状结构和丘脑中央中核-束旁核复合体。8例脱离植物状态并能完成简单的遵嘱活动，4名微意识病人也恢复了功能性交流能力，并可返回家庭生活。