Příčinou je porucha rovnováhy ve složení mezi krevní plazmou a CNS. Objevuje se u pacientů s vysokou koncentrací především urey v predialyzačním období. Při jejím rychlé eliminaci z krve pacienta vznikne koncentrační gradient mezi krví a CNS z důvodu nemožnosti přestoupení močoviny přes hematoencefalickou bariéru. Vzniklý osmotický gradient zapříčiní přestup vody do mozku a vznikne jeho edém. Mezi klinické projevy patří bolest hlavy, nauzea a zvracení, neklid, poruchy vědomí, křeče až kóma.
Prevencí vzniku tohoto syndromu je snížení účinnosti a doby trvání hemodialýzy.