Creierul este prețios, iar evoluția a depus eforturi mari pentru a-l proteja de daune. Cea mai evidentă este craniul nostru de 7 mm grosime, dar creierul este, de asemenea, înconjurat de lichid protector (cefalorahidian – al creierului și coloanei vertebrale) și de o membrană de protecție numită meningele. Ambele oferă o apărare suplimentară împotriva leziunilor fizice. 
Un alt element protector este bariera hematoencefalică. După cum sugerează și numele, aceasta este o barieră între vasele de sânge ale creierului (capilare) și celulele și alte componente care alcătuiesc țesutul cerebral. În timp ce craniul, meningele și lichidul cefalorahidian protejează împotriva daunelor fizice, bariera hematoencefalică oferă o apărare împotriva agenților patogeni și a toxinelor care pot fi prezente în sângele nostru.
A fost descoperită bariera hematoencefalică la sfârșitul secolului al XIX-lea, când medicul german Paul Ehrlich a injectat un colorant în fluxul sanguin al unui șoarece. Spre surprinderea sa, vopseaua s-a infiltrat în toate țesuturile, cu excepția creierului și a măduvei spinării. Deși acest lucru a arătat că există o barieră între creier și sânge, abia în anii 1960 cercetătorii au putut folosi microscopuri suficient de puternice pentru a determina stratul fizic al barierei sânge-creier.
Acum cunoaștem structura cheie a barierei hematoencefalice care oferă o barieră este „joncțiunea endotelială strânsă”. Celulele endoteliale acoperă interiorul tuturor vaselor de sânge. În capilarele care formează bariera hematoencefalică, celulele endoteliale sunt încastrate extrem de aproape una de alta, formându-se așa-numitele joncțiuni strânse.
Decalajul strâns permite doar moleculelor mici, moleculelor liposolubile și a anumitor gaze să treacă liber prin peretele capilar și în țesutul cerebral. Unele molecule mai mari, cum ar fi glucoza, pot obține intrarea prin intermediul proteinelor transportoare, care acționează ca niște uși speciale care se deschid doar pentru anumite molecule.
Înconjurătorul celulelor endoteliale ale vasului de sânge sunt alte componente ale barierei hematoencefalice care nu sunt strict implicate în oprirea lucruri ge de la sânge la creier, dar care comunică cu celulele care formează bariera pentru a schimba cât de selectivă este bariera sânge-creier.
De ce avem nevoie de ea?
Scopul bariera hematoencefalică este de a proteja împotriva toxinelor circulante sau a agenților patogeni care ar putea provoca infecții ale creierului, permițând în același timp nutrienților vitali să ajungă la creier.
Cealaltă funcție a sa este de a menține niveluri relativ constante de hormoni, substanțe nutritive și apă din creier – fluctuații în care ar putea perturba mediul fin reglat.
Deci, ce se întâmplă dacă bariera hematoencefalică este deteriorată sau cumva compromisă?
modul în care se întâmplă acest lucru se datorează infecției bacteriene, ca și în cazul bolilor meningococice. Bacteriile meningococice se pot lega de peretele endotelial, provocând deschiderea ușoară a joncțiunilor strânse. Drept urmare, bariera hematoencefalică devine mai poroasă, permițând bacteriilor și altor toxine să infecteze țesutul cerebral, ceea ce poate duce la inflamație și uneori la moarte.
Se crede că funcția barierei hematoencefalice poate scăderea în alte condiții. În scleroza multiplă, de exemplu, o barieră sânge-creier defectă permite globulelor albe să se infiltreze în creier și să atace funcțiile care trimit mesaje de la o celulă cerebrală (neuron) la alta. Acest lucru cauzează probleme cu modul în care neuronii se semnalează unii cu alții.
Când trebuie să trecem prin el?
Bariera hematoencefalică este, în general, foarte eficientă pentru a preveni accesul substanțelor nedorite la creierul, care are un dezavantaj. Marea majoritate a tratamentelor medicamentoase potențiale nu traversează ușor bariera, reprezentând un impediment imens în tratarea tulburărilor mentale și neurologice.
O modalitate posibilă de a rezolva problema este de a „păcăli” bariera hematoencefalică pentru a permite Aceasta este așa-numita abordare a calului troian, în care medicamentul este fuzionat cu o moleculă care poate trece bariera sânge-creier printr-o proteină transportoare.
O abordare diferită este de a temporar deschideți bariera hematoencefalică utilizând ultrasunete.
La un șoarece cu boala Alzheimer, am arătat că utilizarea ultrasunetelor pentru a deschide bariera hematoencefalică poate îmbunătăți cunoașterea și reduce cantitatea de placă toxică care se acumulează în creier. Credem că acest lucru poate fi datorită capacității ultrasunetelor, în combinație cu microbule cu gaz injectat, de a deschide temporar și în siguranță bariera hemato-encefalică pentru a permite intrarea factorilor de protecție transmisibili din sânge. Important, această abordare nu a afectat creierul.
Într-un nou studiu, am arătat că, prin deschiderea temporară a barierei hematoencefalice, ultrasunetele permit mai mult anticorp terapeutic în creier, îmbunătățind patologia și cunoașterea Alzheimer mai mult decât atunci când se utilizează ultrasunete sau medicament anticorp izolat.
Prin urmare, ultrasunetele sunt un instrument promițător pentru depășirea temporară și sigură a barierei hematoencefalice, în mod normal foarte utile, dar uneori problematice. Poate fi utilizat pentru a îmbunătăți administrarea de medicamente către creier și, astfel, face ca tratamentele pentru Alzheimer și alte boli ale creierului să fie mai rentabile.