Conheço uma pessoa que era muito religiosa, e, certo dia, uma madeira pesada caiu em cima da cabeça dela. Meses depois, ela se declarou ateia. Será que essa pancada na cabeça fez com que a pessoa mudasse de ideia sobre a sua crença? Isso é possível?

Pode. O abalo cerebral pode ter destruído e promovido conexões neuronais antes não existentes e, com isso, mudado o critério de julgamento sobre a realidade. Então a pessoa pode concluir muita coisa que antes não concluía. Isso também acontece com quem retira tumores ou leva tiros na cabeça e não morre. Um caso notável é o do Phineas Cage. Investigue.
https://en.wikipedia.org/wiki/Phineas_Gage