如今，神经科学家们经常在如何治疗大脑疾病方面做出惊人的发现。与几年前相比，他们现在对脑癌、阿尔茨海默病、帕金森病以及许多其他神经系统疾病有了更多的了解。这些发现带来了各种各样有希望的治疗甚至治愈这些疾病的可能性。如果他们能够分解某种失控的蛋白质或将药物结合到有问题的受体上，一切似乎都会好起来。只有一个小小的障碍：即使科学家们发明了完美的疗法，他们可能也无法将其输送到大脑中发挥作用。
药物可以很容易地从血液中进入身体的大多数器官。大脑是一个明显的例外，因为它受到一个被称为血脑屏障的复杂屏障的保护。血脑屏障起着至关重要的作用：它在很大程度上保护我们的大脑免受进入身体其他部分的感染或毒素的侵害。不幸的是，大脑的屏障也阻碍了大多数可能有助于治愈它的药物。神经科医生有时会打开头骨并直接注射药物。这种粗暴的方法在紧急情况下可能有效，但对于需要每天在家服药的人来说，它并非一个实用的解决方案。
有理由相信，血脑屏障不会永远阻碍药物的通路。一些科学家正在研究穿透它的方法——要么通过“偷偷”将药物送过屏障，要么暂时打开药物可以通过的通道。
“屏障”这个词听起来很可怕，但科学家们直到一个多世纪前才偶然发现血脑屏障的存在。在19世纪，生物学家发现，如果用特殊的染料注射组织，他们可以更清楚地看到身体的微观结构。1885年，德国生物学家保罗·埃利希（Paul Ehrlich，以治愈梅毒而闻名）发现，如果他将染料注射到动物的腹部，他可以给所有器官染色——除了大脑。1913年，埃利希的一名学生埃德温·戈德曼（Edwin Goldmann）通过将染料注射到神经系统中进行了后续研究。这一次，只有大脑变成了蓝色。他得出结论，一定有一个看不见的屏障将大脑与身体其他部分隔开。
其他研究人员发现，大脑中的血管内皮细胞是焊接在一起的，结合得如此紧密，以至于大分子无法在它们之间滑过并从血液进入大脑。细胞上的脂肪涂层进一步阻止了大多数分子滑入细胞本身。然而，大脑不知何故仍然能够让某些大的生物分子，如激素，通过屏障。
直到1980年，加州大学洛杉矶分校的药学科学家威廉·帕德里奇（William Pardridge）才找到了大脑如何做到这一点的关键线索。他发现，大脑血管壁内衬的上皮细胞含有一种表面蛋白，或称受体，它可以抓住胰岛素，这是代谢碳水化合物和脂肪所必需的激素。随着帕德里奇更仔细地研究这种蛋白质，他意识到它将必需的胰岛素运输到细胞内，然后到达另一侧，激素从那里进入大脑，帮助调节进食行为。
很快，科学家们发现了血脑屏障的其他入口，它实际上与其说是一个屏障，不如说是一个过滤器，为大脑所需的分子提供了入口，并阻止了大多数对其有害的分子。而且这是一个聪明的过滤器：大脑血管内衬的细胞可以构建额外的蛋白质来抓取葡萄糖，以防大脑需要能量，也可以破坏一些蛋白质来降低流量。
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如今，研究大脑过滤器运作方式的研究人员正试图找到类似的通道，以便也能将药物送过屏障。帕德里奇和他的同事们想知道，他们是否能借助胰岛素和转铁蛋白（一种在体内转移铁的分子）将治疗性化合物“偷偷”送入大脑；胰岛素和转铁蛋白都可以自由穿过血脑屏障。为了将普通的胰岛素和转铁蛋白变成可以偷偷运送其他分子的特洛伊木马，他们设计了可以抓住它们的抗体。然后，他们将药物焊接到抗体上。
在去年的一个实验中，该团队附加了促红细胞生成素，这是一种可以帮助治愈受损细胞的化合物。然后，他们将抗体-促红细胞生成素组合注射到小鼠的血液中。化合物分子到达了小鼠的大脑。在那里，抗体被转铁蛋白转运体抓住，转运体将其——以及促红细胞生成素——通过血管壁吸收到大脑中。
5月，生物技术公司基因泰克的研究人员公布了另一种欺骗大脑让其放下戒备的方法。他们没有将药物附加到抗体上，而是将抗体本身作为药物。该团队利用了抗体大致呈Y形的事实，其两个臂可以附着在蛋白质上。它们抓住哪种蛋白质取决于每个臂的特定凹槽和褶皱。基因泰克的研究人员设计了其中一个臂来抓住通常抓住转铁蛋白的受体。一旦带有受体，抗体就能穿过血脑屏障。一旦进入大脑，另一个臂就开始发挥作用。这个臂被设计用来抓住并阻断一种叫做β-分泌酶（bace1）的蛋白质，该蛋白质有助于产生与阿尔茨海默病有关的斑块。
哥伦比亚大学的生物医学工程师 Elisa Konofagou 正在探索另一种将药物送入大脑的方法，即使用高强度超声波设备钻出微小的通道，这种设备类似于医生用来震碎肾结石的治疗性超声波。她推测，当对准小鼠的大脑时，这种振动可能会松开内部血管细胞之间的连接。然后药物就可以通过屏障。
为了增强超声波的强度，Konofagou向小鼠注射了载有微小气泡的生理盐水。（其他科学家的早期研究表明，超声波会使气泡在每毫秒振动数千次。）Konofagou和她的同事们没有试图打开整个大脑的血脑屏障，而是集中一个光束来扫描一小块区域。正如他们所希望的那样，一道狭窄的超声波光束松开了小鼠大脑一部分的血管壁。然后，在小鼠血液中循环的药物得以在那个位置通过。超声波治疗结束后，血脑屏障又闭合了。
这些在小鼠身上进行的实验留下了许多关于超声波方法是否也能在人类身上起作用的问题。例如，人类的头骨比小鼠厚得多，因此可能需要使用更强的声波才能到达内部的血脑屏障。但非常强的声波可能会加热大脑组织，而不是选择性地松开血管壁。
最近，Konofagou和她的同事们通过对五只猴子尝试他们的超声波技术，离答案更近了一步。7月份，他们报告称，超声波能够穿透猴子的头骨，几乎瞬间就松开了动物血脑屏障的小部分。科学家们密切关注这些猴子，以观察手术是否会造成任何永久性损伤。他们发现血脑屏障的渗漏在几个小时内就闭合了。之后，接受测试的猴子行为上没有出现任何问题。它们的手脚活动正常，视力测试通过，睡眠良好。
然而，超声波疗法和特洛伊木马分子不会很快出现在医生办公室。这两种方法在被判定对人类安全有效之前，都需要进行大量研究。研究也非常昂贵，而且由于其偏离了传统疗法很远，因此获得的资助非常有限。
但是，随着血脑屏障阻碍了如此多的潜在药物疗法，总会有人找到一种实用的方法来拆除这堵墙。刺穿那座堡垒并开辟入口是治疗许多大脑中最顽固和最致命疾病的先决条件。
