Yaklaşık 140 yıl önce Paul Ehrlich tarafından keşfedilen kan beyin bariyeri, beyni kanın içindeki olası zararlı maddelerden koruyan bir damar sistemidir. Paul Ehrlich, organların ne kadar oksijen tükettiği hakkında tahminlerde bulunabilmek için bir deney yapmak istedi. Oksidatif durumlara bağlı olarak renk değiştirebilen, tripan mavisi olarak bilinen doku boyar maddesi kullandı. Bir hayvan dolaşım sistemine gönderdiği bu boyar maddenin ilk başta eşit bir dağılımı olmasını bekliyordu ancak deney beklenenden farklı ilerledi. Ehrlich ve yanında bulunan öğrencileri bu maddenin normal vücut organlarında dolaşan kanda mavi renk aldığını gözlemlerken yalnızca beyin dokusuna ulaşamadığını fark etti. Ehrlich’in öğrencisi olan Lewandowski, kılcal duvarın beyindeki belirli moleküller için bir bariyer sağladığı iddiasında bulundu. Goldmann ise bu çalışmayı açıklığa kavuşturmak için farklı bir deney yaptı ve beyin omurilik sıvısına aynı boyar maddeyi enjekte etti. Bu deneyde gözlemlenen ise Ehrlich’i doğrular nitelikte oldu. Yalnızca beyin dokusu boyanmıştı. Hiçbir organ veya dokuda bu boyar maddeye rastlanmadı. Bundan sonraki çalışmalarda da beyin ve kan arasında bir bariyer olduğu kanıtlandı.
Peki ya kan ve beyin arasında böyle bir bariyer varsa beyin nasıl beslenebiliyor? Bu damar sistemi seçici geçirgen bir özelliğe sahiptir. Beynin beslenmesini ve atıklarını kana gönderebilmesini engellemez. Su, glikoz, yağda çözünebilen moleküller ve bazı gazların yanı sıra alkol, nikotin ve kafein gibi maddeler de bu bariyeri aşmayı başarabilirler. Kan beyin bariyeri mikroorganizmaların ve nörotoksin maddelerin geçişine izin vermez. Bu bariyer astrositlerden meydana gelir. Astrositler, yıldız şeklindeki glia hücreleridir. Beynin fizyolojik şeklini alması, nöronların beslenme ve korunması, elektrik iletiminin düzenlenmesi gibi birçok görevi bulunmasının yanı sıra kan beyin bariyerinin düzgün çalışabilmesinde önemli rol oynar. Beynin tamamını kaplayan astrositler yalnızca sirkumventiküler organlar denilen küçük bir kısmı kaplamazlar. Bunun sebebi ise vücuda giren herhangi zehirli maddeyi algılayarak vücudun kusma gibi zehri atacak şekilde tepkiler vermesini sağlamaktır.
Kan beyin bariyeri zarar görmesi durumunda birçok hastalık ortaya çıkabilir. Bunlardan en yaygın olanları epilepsi ve menenjittir. Beyin ve omuriliği çevreleyen zarların iltihaplanması olarak tanımlanan menenjit hastalığına virüsler, bakteriler, mantarlar, mikroplar veya parazitler neden olmaktadır. Bu mikroorganizmalar kulak, burun veya boğaz yoluyla vücuda girerler. Beyne ulaştıkları takdirde enfeksiyona neden olurlar. Her yaşta ortaya çıkabilen menenjit hastalığının acil tedavi edilmesi gerekir. Halk arasında “Sara” olarak da bilinen epilepsi hastalığı ise anlık nöbetler olarak kendini gösterir. Doğum esnasında ya da sonradan beyninde hasar meydana gelen bireylerde görülür. Tam olarak teşhisin konulabilmesi için kişinin en az iki nöbet geçirmiş olması gerekir. Hastalık sadece bilinç kaybı, ağızdan köpük gelmesi, kasılma gibi gerçekleşen nöbetler olarak bilinse de birçok farklı belirti gösterebilir. Örneğin kişinin bir anda dona kalması, tepkisizlik, garip sesler çıkarma, ani başlayıp ani sonlanan kol ve bacak hareketleri ya da etraftaki kişilerin algılayamadığı koku ve sesleri duyma hali nöbetlerin belirtileri olabilir. Bazı ilaçlarla nöbetlerin sıklığı ve şiddeti azaltılmaya çalışılsa da henüz kesin bir tedavisi yoktur.