Blod-hjerne-barrieren er en barriere som skiller det sirkulerende blodet fra cerebrospinalvæsken i hjernen. Barrieren dannes av veggen i hjernens kapillærer, hvis innerste cellelag av endotelceller er så tettliggende at de utgjør en effektiv adskillelse mellom blodbanen og cerebrospinalvæsken. Dermed beskytter barrieren hjernen mot skadelige stoffer fra blodbanen. Endotelcellene utgjør ikke bare en passiv barriere, men transporterer også aktivt stoffer som hjernen har bruk for. Hjernens stoffskifte (metabolisme) er primært basert på sukkerstoffer, og over blod-hjerne-barrieren transporteres det, under energiforbruk, aktivt store mengder glukose så vel som aminosyrer som blant annet kan brukes under dannelsen av signalstoffer. Ved sykdom i hjernen vil blod-hjerne-barrieren ofte bli utett, og proteiner fra blodet kan bevege seg ut i cerebrospinalvæsken.