脑和脊髓中的血液循环。脑的血液由左、右颈内动脉和椎动脉供应。脑静脉血最后汇入静脉窦，主要通过颈内静脉流经腔静脉回到右心房。由于脑组织有较高的代谢率，脑血流量也较多，约占左心输出量的14%。CO2分压增高或脑的pH值降低可引起脑血管扩张，脑血流增加；反之，则血管收缩、血流减少。
脑循环
脑的血液供应来自左、右颈内动脉及椎动脉，在脑底两条椎动脉汇合成基底动脉，然后与两侧颈内动脉构成脑底动脉环，由此发出大脑前、中、后动脉及其他分支，分别供应脑的各部。脑静脉血进入静脉窦，主要通过颈内静脉流入腔静脉。
脑循环的一般特征 在基础情况下，脑约接受心输出量14%的血液，消耗由肺摄取氧的18%。近年来对脑进行局部血流量、局部O2及葡萄糖代谢率的测定，发现脑内不同部分的血流量分布是不均匀的； 以单位重量相比较，灰质的血流量约为白质的3～4倍。在灰质的不同区域，血流量也不一致，运动前区及额区血流量最丰富，而颞区及侧壁区血流量最少。
脑组织处于严密的颅腔中，脊髓处于椎管中，颅腔与椎管的容积固定，其中为神经组织、血管及脑脊液所充满，故三者容积之和也必定相当稳定，因此脑血管的舒缩幅度受到很大限制。如动物惊厥时神经中枢强烈兴奋，脑血流量仅增加50%左右，而在药物麻醉下，脑活动深度抑制时，脑血流量仅减少30～40%。颅内压在一定范围内升高时，脑血流可保持相对稳定，这是脑血管的一种自身调节功能。但当颅内压升高到45cmH2O以上时，脑血流则随着颅内压的升高而减少。
脑循环的神经体液调节 形态学的研究指出，大脑基底部的主要动脉及直径小至15～20μm的软脑膜小动脉上都有肾上腺素能神经与胆碱能神经支配。但神经系统对脑血流的调节究竟有多大作用，尚有待阐明。
脑血流尚受多种体液因素的影响。脑脊液的pH是控制脑血管阻力的主要因素。脑的pH约为7.32,pH降低时，脑血管扩张、脑血流增加，反之则脑血管收缩、脑血流减少。一般认为，脑血流与动脉血CO2分压关系密切，这是由于CO2能迅速弥散入脑引起细胞外液pH的变化，而代谢性酸、碱中毒引起血液pH变化时，由于H+难以通过血脑屏障，故对脑脊液的pH影响甚小。
脑脊液中K+在脑血流调节中可能起一定作用。当细胞外液pH保持稳定时，脑脊液中K+浓度减少至正常值以下，可引起脑血管收缩，中度增加K+浓度引起脑血管扩张，极度增加则引起脑血管收缩。在脑脊液中K+与H+浓度均增加时，则可引起更大的血管扩张，这是K+和H+分别作用的总和。脑血流与脑代谢及脑功能有密切联系。例如，光、声、痛刺激，随意运动，谈话阅读以及记忆、思考问题等思维活动都伴有脑相应区域局部血流的增加，且局部脑血流量的变化与局部氧代谢率、局部葡萄糖代谢率的关系十分密切，说明局部脑血流受局部脑代谢的影响。
当平均动脉压在60～180mmHg范围内变动时，脑血流由于有自身调节，相对稳定，但当平均压低于60mmHg或高于180mmHg时，脑血流即随血压的升降而增减，失去自身调节功能。
血脑屏障 脑脊液的形成一方面是由于脉络膜丛及脑室管膜细胞的分泌作用，另一方面则由于毛细血管的过滤作用。脑脊液中蛋白质含量极微(20～30mg/100ml)，葡萄糖含量也较血浆为少。Na+浓度大体与血浆相近，Mg2+与Cl-浓度较血浆为高，而K+与HCO-3浓度则较血浆为低。注入血液中的物质，脂溶性较高的分子较易进入脑细胞和脑脊液，不易溶解于脂肪的物质则不易进入，有些物质则基本上不能进入。药物中，儿茶酚胺、四环素、青霉素均不易进入脑组织，而磺胺噻唑则很易进入脑组织。此外，脑脊液与脑之间，血液与脑之间也都存在这种屏障。目前看来这三者是统一的关系，统称为血脑屏障。
血脑屏障有特定的结构基础。在具有血脑屏障的区域，其毛细血管内皮细胞缺乏小孔和收缩蛋白，内皮细胞的间隙狭小，构成紧密结合，而且基膜完整而连续，基膜外有胶质膜覆盖，加之脑内大部分毛细血管外周为星形胶质细胞的终足所包围。这些结构特点都可能与血脑屏障有关。
血脑屏障的特殊通透性能是由多种组织，特别是脑毛细血管壁对不同物质的通透性和转运特性所决定的。一种物质能否通过血脑屏障或通过的难易程度，一方面取决于该物质分子大小、电离度与脂溶性等特性，另一方面则取决于血脑屏障本身的性质和功能状态。例如O2、CO2及某些高度脂溶性药物可以自由出入脑组织，水分子也可以通过跨膜的扩散而自由出入脑组织； 一些小分子的蛋白质可通过细胞间的结合处而透过脑毛细血管，而较大的分子则不能通过屏障。某些离子和葡萄糖等物质可通过膜的易化扩散和主动转运来进行交换，更大的颗粒尚可借入胞、出胞作用进行转运。
血脑屏障对于维持中枢神经系统内环境的相对稳定有重要意义。如果屏障的功能发生改变，脑组织的内环境将易于发生异常，从而影响中枢神经系统的功能。
血脑屏障并不存在于脑的全部，已知松果腺、垂体后叶及附近的正中隆起，延髓的后极区等处毛细血管壁通透性较高，无血脑屏障存在。脑的局部感染、放射线照射以及肿瘤等异常情况，都可以消除局部的血脑屏障。