El cerebro es precioso y la evolución ha hecho todo lo posible para protegerlo del daño. El más obvio es nuestro cráneo de 7 mm de espesor, pero el cerebro también está rodeado por un líquido protector (cerebroespinal, del cerebro y la columna) y una membrana protectora llamada meninges. Ambos proporcionan una mayor defensa contra las lesiones físicas. 
Otro elemento protector es la barrera hematoencefálica. Como sugiere el nombre, esta es una barrera entre los vasos sanguíneos del cerebro (capilares) y las células y otros componentes que forman el tejido cerebral. Mientras que el cráneo, las meninges y el líquido cefalorraquídeo protegen contra el daño físico, la barrera hematoencefálica proporciona una defensa contra los patógenos que causan enfermedades y las toxinas que pueden estar presentes en nuestra sangre.
Se descubrió la barrera hematoencefálica a finales del siglo XIX, cuando el médico alemán Paul Ehrlich inyectó un tinte en el torrente sanguíneo de un ratón. Para su sorpresa, el tinte se infiltró en todos los tejidos excepto en el cerebro y la médula espinal. Si bien esto mostró que existía una barrera entre el cerebro y la sangre, no fue hasta la década de 1960 que los investigadores pudieron usar microscopios lo suficientemente potentes para determinar la capa física de la barrera hematoencefálica.
Ahora conocemos la estructura clave de la barrera hematoencefálica que ofrece una barrera es la «unión endotelial estrecha». Las células endoteliales recubren el interior de todos los vasos sanguíneos. En los capilares que forman la barrera hematoencefálica, las células endoteliales están muy cerca unas de otras, formando las llamadas uniones estrechas.
La brecha estrecha permite que solo moléculas pequeñas, moléculas solubles en grasa y algunos gases pasen libremente a través de la pared capilar y al tejido cerebral. Algunas moléculas más grandes, como la glucosa, pueden obtener entrada a través de proteínas transportadoras, que actúan como puertas especiales que se abren solo para moléculas particulares.
Alrededor de las células endoteliales de los vasos sanguíneos se encuentran otros componentes de la barrera hematoencefálica que no están estrictamente involucrados en la detención cosas ge pasando de la sangre al cerebro, pero que se comunican con las células que forman la barrera para cambiar el nivel de selectividad de la barrera hematoencefálica.
¿Por qué la necesitamos?
El propósito de la barrera hematoencefálica es proteger contra las toxinas o patógenos circulantes que podrían causar infecciones cerebrales, mientras que al mismo tiempo permite que los nutrientes vitales lleguen al cerebro.
Su otra función es ayudar a mantener niveles relativamente constantes de hormonas, nutrientes y agua en el cerebro: fluctuaciones que podrían alterar el ambiente finamente ajustado.
Entonces, ¿qué sucede si la barrera hematoencefálica se daña o de alguna manera se ve comprometida?
Una La forma en que esto ocurre es a través de una infección bacteriana, como en la enfermedad meningocócica. Las bacterias meningocócicas pueden unirse a la pared endotelial, provocando que las uniones estrechas se abran levemente. Como resultado, la barrera hematoencefálica se vuelve más porosa, lo que permite que las bacterias y otras toxinas infecten el tejido cerebral, lo que puede provocar inflamación y, a veces, la muerte.
También se cree que la función de la barrera hematoencefálica puede disminución en otras condiciones. En la esclerosis múltiple, por ejemplo, una barrera hematoencefálica defectuosa permite que los glóbulos blancos se infiltran en el cerebro y ataquen las funciones que envían mensajes de una célula cerebral (neurona) a otra. Esto causa problemas con la forma en que las neuronas se envían señales entre sí.
¿Cuándo debemos atravesarlo?
La barrera hematoencefálica es generalmente muy eficaz para evitar que sustancias no deseadas accedan al cerebro, que tiene una desventaja. La gran mayoría de los posibles tratamientos farmacológicos no cruzan fácilmente la barrera, lo que representa un gran impedimento para tratar los trastornos mentales y neurológicos.
Una forma posible de solucionar el problema es «engañar» a la barrera hematoencefálica para que permita el paso del fármaco. Este es el llamado método del caballo de Troya, en el que el fármaco se fusiona con una molécula que puede atravesar la barrera hematoencefálica a través de una proteína transportadora.
Un método diferente consiste en abre la barrera hematoencefálica mediante ultrasonido.
En un ratón con enfermedad de Alzheimer, demostramos que el uso de ultrasonidos para abrir la barrera hematoencefálica puede mejorar la cognición y disminuir la cantidad de placa tóxica que se acumula en el cerebro. Creemos que esto puede ser debido a la capacidad del ultrasonido, en combinación con microburbujas de gas inyectado, para abrir de forma temporal y segura el barrera hematoencefálica para permitir la entrada de factores protectores transmitidos por la sangre. Es importante destacar que este enfoque no dañó el cerebro.
En un nuevo estudio, hemos demostrado que al abrir temporalmente la barrera hematoencefálica, la ecografía permite que entre más de un anticuerpo terapéutico en el cerebro, mejorando la patología y la cognición similares a la del Alzheimer más que cuando se usa la ecografía o la anticuerpo de forma aislada.
Por tanto, el ultrasonido es una herramienta prometedora para superar de forma temporal y segura la barrera hematoencefálica normalmente muy útil, pero a veces problemática. Se puede utilizar para mejorar la administración de medicamentos al cerebro y, al hacerlo, hacer que los tratamientos para el Alzheimer y otras enfermedades cerebrales sean más rentables.