Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) — барьер между кровью и нервной тканью. Это сложная анатомическая, физиологическая и биохимическая система, от которой зависит, какие вещества и с какой скоростью проникают в центральную нервную систему из крови. Существование ГЭБ связано с тем, что нейроны очень чувствительны к воздействию на них различных химических соединений, а их популяция почти не восполняется в течение жизни. Первые свидетельства существования ГЭБ были найдены немецким ученым Паулем Эрлихом, который обнаружил, что при введении в кровь краситель пигментирует различные ткани организма, но не проникает в ткань мозга.
Капилляры, которые пронизывают нервную ткань, принципиально отличаются от всех остальных: в них нет щелей между клетками эндотелия (клеточной оболочки капилляров), а края эндотелиальных клеток сшиты друг с другом специальными белковыми молекулами, образуя плотные контакты. В результате проницаемость таких капилляров минимальна. Свободно путем диффузии из крови в межклеточную жидкость мозга проходят только кислород, углекислый газ, вода и мочевина, и их путь из полости капилляра проходит через клетку эндотелия. Также в передаче питательных веществ из крови нейронам активно участвуют астроциты — специальные клетки нейроглии.