Desain tubuh manusia berusaha keras untuk melindungi otak. Ini masuk akal, karena sekali otak rusak, ia hampir tidak bisa memperbaiki dirinya sendiri, dan mungkin itu adalah organ kita yang paling vital.
Langkah paling nyata yang dibutuhkan tubuh untuk melindungi otak adalah membungkusnya di tengkorak. Ini melindungi otak dari cedera traumatis. Namun, otak tetap membutuhkan nutrisi dan oksigen, yang dipasok oleh darah.
Sangat penting bahwa ada mekanisme untuk melindungi otak dari racun dan infeksi yang mungkin terbawa dalam darah. Penghalang darah-otak adalah lapisan membran khusus dan proses sel yang dirancang untuk menjaga substansi yang tidak diinginkan mengalir dari aliran darah ke jaringan berharga otak.
Sementara penghalang darah-otak menjaga sebagian besar hal buruk dari sistem saraf pusat, itu tidak kedap air. Molekul tertentu mampu melewati penghalang darah-otak, seperti glukosa dan oksigen yang sangat penting bagi kelangsungan hidup otak. Sel-sel tertentu seperti makrofag, yang penting dalam melawan infeksi, juga dapat melewati penghalang darah-otak.
Selain itu, ada daerah di mana penghalang darah-otak secara alami tidak ada. Contohnya meliputi area postrema, wilayah otak yang mendeteksi racun dalam darah dan memberi sinyal respons mual, termasuk muntah.
Contoh lain adalah kelenjar pituitari, di mana hormon penting disekresi langsung dari otak ke dalam aliran darah.
Meskipun bukaan ini, penghalang darah otak biasanya sangat efektif dalam menjaga zat asing atau beracun keluar dari sistem saraf pusat. Sebagian besar waktu ini adalah hal yang baik, tetapi dapat menimbulkan masalah ketika mengembangkan obat baru untuk sistem saraf.
Sebagai contoh, salah satu tantangan utama dalam mengobati tumor otak adalah sulitnya membuat mediasi yang mampu melintasi penghalang darah-otak untuk mencapai kanker.
Metode cerdas untuk melewati penghalang darah otak termasuk obat yang dirancang dengan sangat hati-hati atau penggunaan teknik seperti ultrasound untuk membuka penghalang darah-otak secara lokal sementara terapi diberikan (meskipun ini eksperimental). Triknya adalah untuk mendapatkan hanya apa yang Anda inginkan melewati perimeter keamanan otak, tetapi tidak mengganggu tujuan yang sangat penting.