腦脊液主要是由脈絡(luò)叢分泌的，但其成分和血漿不腦脊液中蛋白質(zhì)的含量極微，葡萄糖含量也較血漿為少，但Na 和Mg2 的濃度較血漿中的高，K 、HCO3-和Ca2 的濃度則較血漿中的低。可見(jiàn)，血液和腦脊液之間物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)并不是被動(dòng)的過(guò)程，而是主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。另外，一些大分子物質(zhì)較難從血液進(jìn)入腦脊液，仿佛在血液和腦脊液之間存在著某種特殊的屏障，故稱(chēng)之為血-腦脊液屏障（blood-cerebrospinal fluid barrier）。這種屏障對(duì)不同物質(zhì)的通透性上不同的。例如O2、CO2等脂溶性物質(zhì)可很容易地通過(guò)屏障，但許多離子的通透性則較低。血-腦脊液屏障的基礎(chǔ)是無(wú)孔的毛細(xì)血管壁和脈絡(luò)叢細(xì)胞中運(yùn)輸各種物質(zhì)的特殊載體系統(tǒng)。
血液和腦組織之間也存在著類(lèi)似的屏障，可限制物質(zhì)在血液和腦組織之間的自由交換，稱(chēng)為血-腦屏障。脂溶性物質(zhì)如O2、CO2、某些麻醉藥以及乙醇等，很容易通過(guò)血-腦屏障。對(duì)于不同的水溶性物質(zhì)來(lái)說(shuō)，其通透性并不一定和分子的大小相關(guān)。例如葡萄糖和氨基酸的通透性較高，而甘露醇、蔗糖和許多離P嬀通透性則很低，甚至不能通透。這說(shuō)明腦內(nèi)毛細(xì)血管處的物質(zhì)交換和身體其它部分的毛細(xì)血管處是不同的，也是一種主動(dòng)的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程。用電子顯微鏡觀察，腦內(nèi)大多數(shù)毛細(xì)血管表面都被星狀膠質(zhì)細(xì)胞伸出的突起（血管周足）所包圍。因此推測(cè)，毛細(xì)血管的血液和神經(jīng)元之間的物質(zhì)交換可能都要通過(guò)膠質(zhì)細(xì)胞作為中介。因此，毛細(xì)血管的內(nèi)皮、基膜和星狀膠質(zhì)細(xì)胞的血管周足等結(jié)構(gòu)可能是血-腦屏障的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。另外，毛細(xì)血管壁對(duì)各種物質(zhì)特殊的通透性也和這種屏障作用有重要的關(guān)系。
血-腦脊液屏障和血-腦屏障的存在，對(duì)于保護(hù)腦組織周?chē)�(wěn)定的化學(xué)環(huán)境和防止血液中有害物質(zhì)侵入腦內(nèi)具有重要的生理意義。例如，腦脊液中K 的濃度較低，即使在實(shí)驗(yàn)中使血漿K 濃度加倍，腦脊液中K 濃度仍能保持在正常水平。因此腦內(nèi)神經(jīng)元的興奮性不會(huì)因血漿中K 濃度的變化而發(fā)生明顯的變化。由于血-腦屏障的存在，循環(huán)血液中的乙酰膽堿、去甲腎上腺素、多巴胺、甘氨酸等物質(zhì)就不易進(jìn)入腦，否則，血漿中這些物質(zhì)濃度的改變將會(huì)明顯地?cái)_亂腦內(nèi)神經(jīng)元的政黨功能活動(dòng)。
需要指出，腦的某些部分，如下丘腦第三腦室周?chē)脱铀韬缶墔^(qū)等處的室周器官，血-腦屏障比較薄弱，毛細(xì)血管壁對(duì)許多物質(zhì)的通透性高于腦的其它部分。因此循環(huán)血液中的有些物質(zhì)，如血管緊張素Ⅱ和其它肽類(lèi)物質(zhì)，可以在這些部位進(jìn)入腦內(nèi)，作用于相應(yīng)的受體，引起各種效應(yīng)。另外，當(dāng)腦組織發(fā)生缺氧、損傷等情況以及在腦腫瘤部位，毛細(xì)血管壁的通透性增加，故平時(shí)不易透過(guò)血-腦屏障的物質(zhì)進(jìn)入受損部位的腦組織。在臨床上可以用同位素標(biāo)記的白蛋白注入體內(nèi)，這些蛋白質(zhì)進(jìn)入正常腦組織的速度很慢，但較易進(jìn)入腦腫瘤組織，因此可用這種方法勻來(lái)檢查腦瘤的部位。在用藥物治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病時(shí)，必須明確所用的藥物是否容易通過(guò)血-腦屏障。
在腦室系統(tǒng)，腦脊液和腦組織之間為室管所分隔；在腦的表面，腦脊液和腦組織之間為軟腦膜所分隔。室管膜和軟腦膜的通透性很高，腦脊液中的物質(zhì)很容易通過(guò)室管膜或軟腦膜進(jìn)入腦組織。因此，在臨床上可將不易通過(guò)血-腦屏障的藥物直接注入腦脊液，使之能較快地進(jìn)入腦組織。