脑脊膜
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在脑和脊髓的表面有三层结缔组织膜。外层为硬膜（在脑部称硬脑膜，在脊髓称硬脊膜），厚而坚韧，有保护和支持作用；中层为蛛网膜，是一层无血管的透明薄膜，内层为软膜（在脑部为软脑膜，有脊髓称软脊膜），紧贴于脑和脊髓表面，内有丰富的血管。
脑脊膜在颅骨和椎骨内形成三个腔隙，即硬膜外腔、硬膜下腔和蛛网膜下腔。硬膜外腔在脊髓部分称为硬脊膜外腔，是进行硬膜外麻醉的地方，用于外科和妇产科手术。蛛网膜下腔内有大量的脑脊液。腰部的蛛网膜下腔是进行腰椎穿刺和腰椎麻醉的地方。
脑脊膜是包在脑和脊髓外面的结缔组织膜，有三层，由外向内是硬膜（dura mater）、蛛网膜（arachnoid ）和软膜（pia mater）。硬膜是较厚而坚韧的致密结缔组织，其内表面有一层间皮细胞覆盖。硬膜与蛛网膜之间有一狭窄的间隙，称硬膜下隙（subdural space），内含少量液体。蛛网膜是由薄层纤细的结缔组织构成，它与软膜之间有较宽大的腔隙称蛛网膜下隙（subarachnoid space）。蛛网膜的结缔组织纤维形成许多小梁与软膜相连，小梁在蛛网膜下隙内分支形成蛛网膜结构。蛛网膜下隙内含脑脊液。软膜是紧贴在脊髓表面的薄层结缔组织，富含血管。在软膜外表面和蛛网膜的外、内表面以及小梁的表面均被覆有单层扁平上皮，软膜的血管供应脑及脊髓。血管进入脑内时，软膜和蛛网膜也随之进入脑内，但软膜并不紧包血管，血管与软膜之间仍有空隙，称血管周隙（perivascular space），与蛛网膜下隙相通，内含脑脊液。当小血管进一步分支形成毛细血管时，软膜组织和血管周隙都消失，毛细血管则由星形胶质细胞突起所包裹。
脑的毛细血管与身体其他器官的毛细血管不同，它能阻止多种物质进入脑。例如将一种活性染料台盼蓝（trypan blue）注入动物的血内，身体各器官都被染上蓝色，唯独脑组织不着色。因此认为血液与脑组织之间在存在一种血脑屏障（blood-brain barrieer,BBB），限制某些物质进入脑组织。此血脑屏障由脑毛细血管内皮细胞、基膜和神经胶质膜构成。脑的毛细血管属连续型（见循环系统），毛细血管内皮细胞之间以紧密连接封闭，内皮外有基板、周细胞及星形胶质细胞突起的脚板围绕。实验证明，内皮细胞是构成血脑屏障的主要结构，它可阻止多种物质进入脑，但营养物质和代谢产物可顺利通过，以维持神经系统内环境的相对稳定。脑毛细血管内皮细胞的这种生理特性，与细胞膜上存在许多不同类型的转运器（transporter）有关，转运器是细胞膜上的蛋白质，能识别特定分子并转运它们越过血脑屏障。星形胶质细胞有诱导内皮细胞形成屏障特性的作用。