人体有多少器官？或者说人体有多少个零件？告诉你，总共有315个！当然这里每一颗牙齿，每一片指甲，每一块骨头都算一个器官的。如果所有牙齿，指甲和骨骼只算一个器官，人体大概有78个器官。所有的器官对人体都有用处的，但是作用有大有小。有些器官缺失了，比如少条腿，断只手，人还能存活。而有五大器官是生死攸关，不可或缺的，那就是脑，心，肺，肝和肾。这五大器官里最最重要的就是大脑，其余四大器官都是依赖大脑的指挥，都能成功移植，唯有大脑，在目前的技术条件下无法移植，所以人的死亡是以脑死亡来界定的。
大脑如此重要，所以亿万年来，人类进化出一系列保护大脑的机制。首先是人类在进化过程中，体毛逐渐脱落，但却生出茂密而有弹性的头发，数量达10万根之多，不仅能御寒，在受到外力打击时能起到一定的缓冲作用。头发生在较别处皮肤较厚实而强韧的头皮上，形成第二层保护。头皮多汗腺，能调节头颅的温度。头皮下面是坚硬的颅骨，总共有23块，通过软骨等组织牢固严密地连接在一起，很好地保护着里面的脑组织。除了外部的防护结构，颅骨内还有一套防御机制，比如颅腔内充满脑脊液，内含淋巴细胞，能稳定颅内压力，供给脑细胞营养并保护脑组织。此外，脑组织还有个重要的保护防线，就是本文所说的血脑屏障。
人类颅骨内的脑组织重约1.3公斤，体积约1.4升，由1千多亿个神经细元组成。大脑是耗能耗氧最多的器官，虽然大脑的重量仅占体重的2%，但却消耗人体20%的能量，全身耗氧量的25%。能量（葡萄糖）和氧气都靠血液来运输，每天心脏要向大脑泵出两千升的血液，相当于全身血循环量的15%，才能满足大脑的生理需要，所以大脑组织中有80%都是血液。心脏泵出的血液经一对颈动脉一对颈内动脉进入颅腔，再进一步分枝流进脑组织，输送葡萄糖和氧气，带走二氧化碳和废物进入静脉，回流到心脏，完成脑循环。一旦这个循环出现问题，比如血栓形成造成动脉堵塞，大脑就会受损，发生中风或其他疾病，如同冠状动脉堵塞造成的心肌梗死。
要说血脑屏障，就得说说德国医学家保罗（Paul Ehrlich，1854-1915）这是个很牛的犹太科学家，他发现了药物606，就是砷凡纳明，这是在青霉素发明之前治疗梅毒的最好药物，并因此获得1908年的诺贝尔医学奖。因为606是世界上第一个能杀死致病微生物的化学物质，保罗被称为化学治疗之父。他在医学上还有很多贡献，发现血脑屏障即是其中之一。保罗对细胞染色很有兴趣，606药物就是一种编号为606的染料。1885年，他曾用一种苯丙胺染料给人体组织和器官染色。保罗发现：通过血管注射丙胺染料时，身体中的大多数器官都会被染成绿色，但是唯独脑细胞会维持原色, 无论怎么重复，都是如此。保罗认为，这是因为脑细胞没法吸收足够多的染料所致。
严格地说，保罗只是观察到了脑组织不被染色的奇特现象，并未提出血脑屏障的概念，而提出这一概念的则是保罗的学生埃德温（Edwin Goldman，1862-1913）。为什么脑组织不能被染色呢？埃德温苦苦思索。有一天他突发奇想，既然血管注射无法让脑部染色，那直接把染料注射到脑子里，这些脑细胞应该能够吸收足够的染料了吧？于是他把苯丙胺直接注射在了脑脊液里。果然脑细胞被染上了绿色，但是身体的除脑细胞以外的其他部分还保持着原样并没有被染色。就像有堵墙，阻挡在了大脑和身体其他部分之间，防止了染料扩散到脑组织以外的其他器官，外面的进不去，里面的出不来。这堵墙后来被称为血脑屏障（Blood Brain Barrier）。
后来的研究发现，血脑屏障实际上是几种细胞紧密结合的产物，而它的功能就是保护整个脑组织，除了氧气，二氧化碳，葡萄糖这类必需品，绝大多数物质都无法透过这层屏障。血脑屏障给予了人类无限的保护，维持了中枢神经相对稳定的状态，使得大脑免受伤害。这是人类在进化途中获得的一种保护机制，为人类提供了生存优势而得以繁衍。后来发现，不仅人类，脊椎动物，甚至某些昆虫都具有原始的血脑屏障。血脑屏障杜绝了细菌，病毒和血液中的有害物质进入脑脊液和脑组织，有效地保护了大脑的健康。
科学家发现，给成年的鸡血管里注射染料，鸡的脑组织不被染色。但是给鸡胚胎注射染料，鸡脑即被染色，由此推断血脑屏障形成于胚胎后期。人类亦如此，婴儿的血脑屏障发育并不完善，所以易受感染，脑膜炎就是病毒突破婴幼儿血脑屏障侵犯大脑所引起的严重疾病，多发于0-2岁间，成人因有血脑屏障保护，发病率很低。初生儿脑毛细血管的通透性远较成年人为高，得黄疸后，胆汁色素能进入中枢神经系统，并破坏基底神经节形成核黄疸。而在成人黄疸患者的中枢神经系统则不受胆汁色素的污染。以上事实说明血脑屏障结构功能的完善，是随个体发育的完善而形成的。
血脑屏障虽有好处，亦有问题。比如当疾病发生在脑组织时，如脑肿瘤，癫痫，老痴等病发生时，血脑屏障反而变成了影响治疗的障碍。对这些疾病有效的药物，都被会血脑屏障阻挡而无法进入脑部发挥作用。大多数药物，由于分子量大或者酸碱性和脂溶性的原因，都无法通过血脑屏障。只有一些特殊结构和性状的药物，或者经过特殊的加工手段处理的药物可以透过屏障，进入脑组织。但即使这样这些药物通过血脑屏障的总量也是有限的，例如治疗脑瘤的化学治疗药物，在最好的也只有20-30%能穿过血脑屏障。
血脑屏障的结构包括无孔或少孔的内皮细胞、连续的基底膜和有疏松连结的星形胶质细胞血管周足组成的断续膜，它们构成血脑屏障控制血浆各种物质选择性的通透性，把有害物质拒之脑组织之外使它不能逸出脑毛细血管，有时被叫做阀门或安全瓣，。由于血脑屏障的存在，人们长期以来一直认为大脑是无菌的。但是最近阿拉巴马大学的科学家在健康的人脑中发现了细菌，而且是活着的正在分裂的细菌。这些细菌对大脑和人体无害，属非致病菌。众所周知，人类的肠道里寄生着大量的细菌群落，数量达十万亿之巨！它们对人体的健康发挥着积极的作用，所以被称为益生菌。
科学家们推测，大脑里的细菌很可能来自肠道。但它们是如何突破血脑屏障的呢？
小鼠实验表明，小鼠的肠道细菌是通过迷走神经进入大脑的。脑组织里就找不到细菌了。推想肠道细菌先钻入肠道神经的髓鞘，上行到达迷走神经背核，然后进入大脑的其他区域。当然这些细菌也可能通过血脑屏障进入大脑，血脑屏障并非铁板一块，其中有些地方并不十分紧密，比如一个被称为“化学敏感触发区”的区域。该区域位于脑干，就是血脑屏障中充满孔洞的地方。为何要有这个漏洞？因为大脑有时需要知道你是不是吃了有毒的东西，从而触发呕吐反应。由于类似的原因，垂体周围的血脑屏障也不是很紧密。学者们正在更加仔细地观察这些漏洞区域，想看看那里是否有更多的细菌。
肠道菌落与大脑的关系十分微妙，神经系统的发育也与肠道菌群密切相关，很多神经系统的疾病也与肠道菌落的变化有关。所以深入研究血脑屏障的作用机制，大脑细菌的功能，对于脑科学的发展有着重要的意义。