หน่วยประสาทหลอดเลือด ( NVU ) ประกอบด้วยส่วนประกอบของสมองที่ควบคุมการไหลเวียนของเลือดในสมอง โดยรวม เพื่อส่งสารอาหารที่จำเป็นไปยังเซลล์ประสาท ที่ทำงาน อยู่^{[ 1 ]} NVU แก้ปัญหาเฉพาะของสมองที่มีความต้องการพลังงานสูงแต่มีความสามารถในการเก็บสะสมพลังงานต่ำ เพื่อให้สมองทำงานได้อย่างถูกต้อง สมองต้องได้รับกลูโคสสำหรับการเผาผลาญ พลังงาน ในบริเวณ ปริมาณ และเวลาที่เฉพาะเจาะจง^{[ 2 ]}ต่างจากเซลล์กล้ามเนื้อที่สามารถลดและเติมเต็มแหล่งพลังงานสำรองได้ในภายหลัง เซลล์ประสาทต้องการพลังงานอย่างต่อเนื่องแบบเรียลไทม์ หน่วยประสาทหลอดเลือดช่วยอำนวยความสะดวกในการส่งพลังงานนี้ตามความจำเป็น ทำให้มั่นใจได้ว่าการเผาผลาญในสมองจะคงอยู่ และกิจกรรมของเซลล์ประสาทสามารถดำเนินต่อไปได้อย่างราบรื่น^{[ 2 ]}

หน่วยประสาทหลอดเลือดประกอบด้วยเซลล์ประสาท เซลล์ แอสโทรไซต์ หลอดเลือด ( เซลล์บุผนังหลอดเลือดและเซลล์ผนังหลอดเลือด) กลไกควบคุมหลอดเลือด ( เซลล์กล้ามเนื้อเรียบและเซลล์เพอริไซต์ ) และไมโครเกลีย [ ^{3 ] ส่วนประกอบ}เหล่านี้ทำงานร่วมกันในการตอบสนองทางโลหิตวิทยาแบบโฮมีโอสแตติกของภาวะเลือดคั่งใน สมอง ^{[ 4 ]}ภาวะเลือดคั่งในสมองเป็นกลไกโฮมีโอสแตติกพื้นฐานของระบบประสาทส่วนกลางที่เพิ่มปริมาณเลือดไปเลี้ยงเนื้อเยื่อประสาทเมื่อจำเป็น^{[ 4 ]}กลไกนี้ควบคุมการไหลเวียนของเลือดเฉพาะที่ผ่านกระบวนการหลายมิติที่เกี่ยวข้องกับเซลล์ต่างๆ ของหน่วยประสาทหลอดเลือดและโมเลกุลส่งสัญญาณ^{[ 3 ]}โดยการทำงานร่วมกัน ส่วนประกอบเหล่านี้ของ NVU จะรับรู้ถึงความต้องการออกซิเจนและกลูโคสของเซลล์ประสาทและกระตุ้นการตอบสนองการขยายหลอดเลือดหรือการหดตัวของหลอดเลือด ที่เหมาะสม ^{[ 4 ]}ผ่านกระบวนการนี้ ซึ่งเรียกว่าการเชื่อมโยงประสาทหลอดเลือด เซลล์ประสาทและเซลล์แอสโทรไซต์^{[ 5 ]}สามารถปรับการไหลเวียนของเลือดในสมองได้^{[ 6 ]}ดังนั้น NVU จึงเป็นโครงสร้างพื้นฐานทั้งในระดับโครงสร้างและระดับเซลล์ที่อยู่เบื้องหลังการเชื่อมโยงระหว่างระบบประสาทและหลอดเลือด โดยเชื่อมโยงกิจกรรมของเซลล์ประสาทกับการไหลเวียนของเลือดในสมองและสะท้อนถึงความสัมพันธ์ระหว่างการพัฒนา โครงสร้าง และการทำงานของเซลล์ ประสาท ^{[ 3 ]}

หน่วยประสาทหลอดเลือดได้รับการกำหนดเป็นแนวคิดอย่างเป็นทางการในปี 2544 ในการประชุมกลุ่มทบทวนความก้าวหน้าของโรคหลอดเลือดสมอง ครั้งแรก ของสถาบันแห่งชาติเพื่อความผิดปกติทางระบบประสาทและโรคหลอดเลือดสมอง (NINDS) ^{[ 3 ]}ในช่วงหลายปีก่อนหน้านั้น ความสำคัญของทั้งเซลล์ประสาทและหลอดเลือดสมองเป็นที่รู้จักกันดีอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม ความสัมพันธ์ที่เชื่อมโยงกันของทั้งสองนั้นยังไม่เป็นที่รู้จัก ทั้งสองถูกมองว่าเป็นสิ่งที่มีความแตกต่างกันมานานแล้ว ซึ่งส่วนใหญ่ทำงานอย่างอิสระ นับตั้งแต่ปี 2544 เป็นต้นมา การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเอกสารทางวิทยาศาสตร์ที่อ้างถึงหน่วยประสาทหลอดเลือดแสดงให้เห็นถึงความเข้าใจที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ที่เกิดขึ้นระหว่างเซลล์สมองและหลอดเลือด^{[ 3 ]}

เนื่องจากการเชื่อมโยงอย่างแน่นหนาของการไหลเวียนของเลือดในสมองกับกิจกรรมของเซลล์ประสาททั้งในเชิงเวลาและพื้นที่ การวัดการไหลเวียนของเลือดจึงทำหน้าที่เป็นตัวแทนที่แม่นยำสำหรับการทำงานของสมอง เทคนิคการถ่ายภาพ ระบบประสาทที่ตรวจสอบการไหลเวียนของเลือดโดยตรงหรือโดยอ้อม เช่นfMRIและPET สแกนจึงสามารถวัดและระบุตำแหน่งกิจกรรมในสมองได้อย่างแม่นยำ^{[ 3 ]}การถ่ายภาพสมองยังช่วยให้นักวิจัยเข้าใจหน่วยประสาทหลอดเลือดและความซับซ้อนต่างๆ ได้ดียิ่งขึ้น

การที่เซลล์ประสาทต้องอาศัยการไหลเวียนของเลือดอย่างต่อเนื่องทำให้เซลล์ประสาทมีความเสี่ยงสูงต่อการหยุดชะงักของหลอดเลือด อุปสรรคใดๆ ที่ขัดขวางไม่ให้เซลล์ประสาทได้รับสารอาหารที่เหมาะสมอาจทำให้เกิดพยาธิสภาพทางระบบประสาทได้หลายอย่าง ตัวอย่างเช่น การหยุดชะงักอย่างสมบูรณ์เพียงไม่กี่นาที ซึ่งอาจเกิดจากการอุดตันของหลอดเลือดแดงหรือภาวะหัวใจล้มเหลวอาจส่งผลให้เกิดความเสียหายต่อเซลล์ประสาทอย่างถาวรและเซลล์ตายได้ การทำงานผิดปกติของ NVU ยังเกี่ยวข้องกับโรคทางระบบประสาทเสื่อมรวมถึง โรค อัลไซเมอร์และโรคฮันติงตันด้วย^{[ 3 ]}

หน่วยประสาทหลอดเลือดประกอบด้วยเซลล์หลอดเลือด (รวมถึงเอนโดธี เลียม เพอริไซต์และเซลล์กล้ามเนื้อเรียบ ) เกลีย ( แอสโทรไซต์และไมโครเกลีย ) และเซลล์ประสาทที่มีจุดเชื่อมต่อไซแนปส์สำหรับการส่งสัญญาณ^{[ 3 ]}เครือข่ายหลอดเลือดในสมองประกอบด้วยหลอดเลือดแดงเพียลที่ผิวซึ่งแตกแขนงเป็นหลอดเลือดแดงฝอยที่แทรกซึมเข้าไปในเนื้อเยื่อสมอง ล้อมรอบหลอดเลือดเหล่านี้คือช่องว่างรอบหลอดเลือด ซึ่งเป็นที่อยู่ของเซลล์ภูมิคุ้มกันและเซลล์เก็บกวาด เช่น แมโครฟาจรอบหลอดเลือด เซลล์มาโต เซลล์เพียล และเซลล์มาสต์ การไหลเวียนของเลือดในสมองผ่านระบบนี้ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยหลอดเลือดแดงคอหลักความต้านทานของหลอดเลือด แบบแบ่งส่วน หรือปริมาณการควบคุมการไหลที่แต่ละส่วนของสมองรักษาไว้ จะวัดได้จากอัตราส่วนของ ความแตกต่าง ของความดันโลหิตต่อปริมาตรการไหลของเลือด^{[ 7 ]}เครือข่ายหลอดเลือดภายใน NVU ทำหน้าที่เป็นช่องทางที่มีความต้านทานต่ำซึ่งช่วยให้เลือดกระจายไปยังส่วนต่างๆ ของสมองได้^{[ 8 ]}ภายในระบบนี้ เซลล์ของ NVU จะรับรู้ถึงความต้องการทางเมตาบอลิซึมของเนื้อเยื่อประสาทและปล่อยสารสื่อกลางที่กระตุ้นเซลล์กล้ามเนื้อเรียบของหลอดเลือดให้เปลี่ยนแปลงการไหลเวียนของเลือดผ่านการขยายหลอดเลือดหรือการหดตัวของหลอดเลือด นอกจากนี้ เซลล์กล้ามเนื้อเรียบยังควบคุมการไหลเวียนผ่านระบบตัวกระตุ้น เช่นผลของไมโอเจนิคซึ่งเป็นการตอบสนองทางกลโดยธรรมชาติที่เซลล์จะหดตัวหรือขยายตัวตามการเปลี่ยนแปลงของความดันภายในหลอดเลือด^{[ 4 ] [ 3 ] [ 9 ]}โดยรวมแล้ว สิ่งนี้ได้รับการยอมรับว่าเป็นการตอบสนองหลายมิติที่ทำงานทั่วทั้งเครือข่ายหลอดเลือดสมอง^{[ 3 ]}

เซลล์ของหน่วยประสาทหลอดเลือดยังรวมกันเป็นกำแพงกั้นเลือด-สมอง (BBB) ​​ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการรักษาสภาพแวดล้อมจุลภาคของสมอง^{[ 10 ]}กำแพงกั้นเลือด-สมองเป็นเยื่อกึ่งซึมผ่านได้ที่มีความคัดเลือกสูง ซึ่งควบคุมการขนส่งไอออน โมเลกุล และเซลล์ระหว่างเลือดและระบบประสาทส่วนกลาง กำแพงกั้นนี้กรองสารพิษต่อระบบประสาทและเชื้อโรคที่อาจก่อให้เกิดการอักเสบ การบาดเจ็บ หรือโรคได้อย่างเข้มงวด ในขณะเดียวกันก็ช่วยควบคุมการขนส่งสารอาหารอย่างมีประสิทธิภาพ^{[ 11 ]}

ภายใน BBB ประกอบด้วยเซลล์บุผนังหลอดเลือดชนิดพิเศษเซลล์เพอริไซต์เยื่อฐานของเส้นเลือดฝอย และปลายเท้าของเซลล์แอสโทรไซต์^{[ 12 ]}เซลล์บุผนังหลอดเลือดเรียงตัวอยู่ภายในหลอดเลือดและสร้างจุดเชื่อมต่อแน่นเพื่อจำกัดการซึมผ่าน จุดเชื่อมต่อแน่นเหล่านี้ทำหน้าที่เป็นอุปสรรคสำคัญต่อการส่งยาในสมอง เซลล์เพอริไซต์อยู่บนพื้นผิวด้านนอกของชั้นเซลล์บุผนังหลอดเลือดนี้และฝังตัวอยู่ภายในเยื่อฐาน พวกมันปล่อยปัจจัยส่งสัญญาณที่กำหนดจำนวนจุดเชื่อมต่อแน่นของเซลล์บุผนังหลอดเลือดเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างและการซึมผ่านของสิ่งกีดขวาง การลดลงของเซลล์เพอริไซต์มีความสัมพันธ์โดยตรงกับการสูญเสียจุดเชื่อมต่อแน่นเหล่านี้ ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการซึมผ่านของสิ่งกีดขวาง^{[ 13 ]}ในทำนองเดียวกัน เซลล์แอสโทรไซต์หลั่งปัจจัยการเจริญเติบโตที่กระตุ้นจุดเชื่อมต่อแน่นของเซลล์บุผนังหลอดเลือดโดยตรง และพวกมันยังเผาผลาญกลูโคสในเลือดให้เป็นแลคเตทเพื่อเป็นพลังงานให้กับเซลล์ประสาท^{[ 14 ]}

กิจกรรมของเซลล์ประสาทมีความต้องการทางเมตาบอลิซึมสูง จึงต้องอาศัยการส่งกลูโคสและออกซิเจนไปยังเป้าหมายอย่างต่อเนื่องผ่านทางการไหลเวียนของเลือดในสมอง เพื่อตอบสนองความต้องการนี้ หน่วยประสาทหลอดเลือด (NVU) จะปรับการไหลเวียนของเลือดในบริเวณนั้นผ่านการเชื่อมโยงระหว่างเซลล์ประสาทและหลอดเลือด (NVC) หรือภาวะเลือดไหลเวียน มากเกินไป ^{[ 3 ] [ 9 ] [ 15 ]}เมื่อเซลล์ประสาทปล่อยศักยภาพการกระทำและใช้ ATP การไหลเวียนของเลือดในบริเวณนั้นจะเพิ่มขึ้นทันทีเพื่อชดเชย การตอบสนองอย่างรวดเร็วนี้อาศัยกลไกแบบส่งต่อ ซึ่งถูกกระตุ้นโดยตรงจากการส่งสัญญาณของสารสื่อประสาท^{[ 16 ]}

การปล่อยกลูตาเมตจากไซแนปส์จะกระตุ้นตัวรับบนทั้งเซลล์ประสาทและแอสโทรไซต์ ทำให้แคลเซียมภายในเซลล์เพิ่มขึ้น การไหลเข้าของแคลเซียมนี้จะกระตุ้นกระบวนการขยายหลอดเลือดที่แตกต่างกัน ทำให้เซลล์ประสาทผลิตไนตริกออกไซด์และอะดีโนซีน และแอสโทรไซต์ปล่อยไอออนโพแทสเซียมและเมตาโบไลต์ของกรดอะราคิโดนิ กที่ทำให้หลอดเลือดขยายตัว ^{[ 17 ]}โมเลกุลส่งสัญญาณเหล่านี้จะถูกตรวจจับโดยเพริไซต์และเส้นเลือดฝอยในบริเวณนั้น จากนั้นเซลล์บุผนังหลอดเลือดจะส่งสัญญาณขยายหลอดเลือดกลับไปทางต้นน้ำผ่านช่องว่างเชื่อมต่อ ทำให้เซลล์กล้ามเนื้อเรียบคลายตัวและเพิ่มการไหลเวียนของเลือดไปยังบริเวณสมองที่ทำงานอยู่^{[ 18 ] [ 17 ] [ 16 ]}

การเชื่อมโยงระหว่างระบบประสาทและหลอดเลือดช่วยให้เทคนิคการถ่ายภาพสามารถวัดกิจกรรมของเซลล์ประสาทโดยการติดตามการไหลเวียนของเลือด^{[ 19 ]}การถ่ายภาพระบบประสาทประเภทอื่นๆยังช่วยให้สามารถศึกษา NVU เองได้^{[ 20 ]}ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกทางภาพเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างเซลล์ประสาท เซลล์เกลีย และหลอดเลือดในสมอง

กล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์เป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย โดยใช้โพรบฟลูออเรสเซนซ์เพื่อแสดงภาพโมเลกุลหรือโครงสร้างเฉพาะภายในหน่วยประสาทหลอดเลือด^{[ 21 ]}วิธีนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถติดฉลากและติดตามส่วนประกอบของเซลล์ เช่น เซลล์ประสาท เซลล์แอสโทรไซต์ และ เครื่องหมาย หลอดเลือดด้วยความจำเพาะสูง^{[ 22 ]}การถ่ายภาพฟลูออเรสเซนซ์ให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ยอดเยี่ยม ทำให้สามารถมองเห็นรายละเอียดของสัณฐานวิทยาของเซลล์และปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลเฉพาะที่ได้^{[ 23 ]}โดยการใช้ฟลูออโรฟอร์ ที่แตกต่างกัน นักวิจัยสามารถตรวจสอบส่วนประกอบของเซลล์และเส้นทางโมเลกุลหลายอย่างของหน่วยประสาทหลอดเลือดได้พร้อมกัน อย่างไรก็ตาม ความลึกในการทะลุทะลวงของเนื้อเยื่อที่จำกัดการซีดจางของแสงและความเป็นพิษต่อแสงส่งผลเสียต่อศักยภาพในการศึกษาการถ่ายภาพในระยะยาว^{[ 23 ]}

กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนให้รายละเอียดของหน่วยประสาทหลอดเลือดที่ระดับนาโนเมตรโดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสแทนแสง ทำให้ได้ภาพที่มีความละเอียดสูงขึ้นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่งผ่านจะถ่ายภาพส่วนเนื้อเยื่อบางๆ ให้ข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับโครงสร้างเซลล์ละเอียด รวมถึงปลายเท้าของเซลล์แอสโทรไซต์ ช่องว่างเชื่อมต่อ และรอยแยกของไซแนปส์^{[ 24 ]} ในทางกลับกัน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนจะให้ข้อมูล 3 มิติโดยการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนที่โฟกัสไปทั่วพื้นผิวของตัวอย่าง ทำให้สามารถมองเห็นภูมิประเทศของส่วนประกอบของหน่วยประสาทหลอดเลือดได้^{[ 25 ]}ดังนั้น เทคนิคกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนจึงมีค่าอย่างยิ่งสำหรับการศึกษาปฏิสัมพันธ์ของเซลล์และระดับย่อยของเซลล์ที่แม่นยำภายใน NVU ^{[ 26 ]}อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการเตรียมตัวอย่างซึ่งเกี่ยวข้องกับการตรึง การทำให้แห้ง และการย้อมสี ซึ่งอาจทำให้เกิดสิ่งแปลกปลอม และไม่เหมาะสำหรับการถ่ายภาพแบบมีชีวิตหรือขนาดใหญ่เนื่องจากต้องใช้เวลานาน

การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (MRI) เป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ไม่รุกรานซึ่งใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงและคลื่นวิทยุเพื่อสร้างภาพรายละเอียดของกายวิภาคและการทำงานของสมอง^{[ 27 ]}สามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับการไหลเวียนของเลือด ระดับออกซิเจน และลักษณะโครงสร้างของหน่วยประสาทหลอดเลือด การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเชิงฟังก์ชัน (fMRI) ช่วยให้นักวิจัยสามารถศึกษาการทำงานของสมองโดยการวัดการเปลี่ยนแปลงของออกซิเจนในเลือดที่เกี่ยวข้องกับการทำงานของระบบประสาท จึงจัดเป็น เทคนิค การถ่ายภาพที่ขึ้นอยู่กับระดับออกซิเจนในเลือด (BOLD imaging) การถ่ายภาพด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแบบแพร่กระจาย (dMRI) ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการเชื่อมต่อโครงสร้างของสมองโดยการติดตามการแพร่กระจายของโมเลกุลน้ำในเนื้อเยื่อ^{[ 28 ]}โดยทั่วไป MRI มีความละเอียดเชิงพื้นที่ที่ยอดเยี่ยมและสามารถใช้ได้ทั้งในการศึกษาในมนุษย์และสัตว์ ทำให้เป็นเครื่องมือที่มีค่าสำหรับการศึกษาหน่วยประสาทหลอดเลือดในร่างกายอย่างไรก็ตาม มีความละเอียดเชิงเวลาที่จำกัด และความสามารถในการมองเห็นรายละเอียดของเซลล์และโมเลกุลที่ละเอียดกว่าภายในหน่วยประสาทหลอดเลือดนั้นค่อนข้างต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเทคนิคกล้องจุลทรรศน์

การถ่ายภาพ ด้วยคลื่นแสงแบบออปติคอลโคเฮเรนซ์โทโมกราฟี (OCT) เป็นเทคนิคการถ่ายภาพที่ใช้การแทรกสอดแบบโคเฮเรนซ์ต่ำเพื่อสร้างภาพตัดขวางความละเอียดสูงของเนื้อเยื่อทางชีวภาพ^{[ 29 ]}ดังนั้นจึงสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและเครือข่ายหลอดเลือดของหน่วยประสาทหลอดเลือดได้^{[ 30 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง OCT ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษาพลวัตการไหลเวียนของเลือดในสมอง การเปลี่ยนแปลงของเส้นผ่านศูนย์กลางหลอดเลือด และความสมบูรณ์ของอุปสรรคเลือด-สมอง นอกจากนี้ยังมีความสามารถในการถ่ายภาพแบบเรียลไทม์ จึงสามารถนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพทั้งในทางคลินิกและก่อนคลินิก^{[ 30 ]}ข้อเสียของออปติคอลโคเฮเรนซ์โทโมกราฟี ได้แก่ การทะลุทะลวงความลึกที่จำกัดในเนื้อเยื่อที่มีการกระเจิงสูงและความละเอียดที่ต่ำลงเมื่อความลึกเพิ่มขึ้น ซึ่งอาจจำกัดการใช้งานในบริเวณสมองส่วนลึก^{[ 29 ]}

ภาวะหลอดเลือดสมองล้มเหลว หรือโรคหลอดเลือดสมอง หมายถึงสภาวะต่างๆ ที่ส่งผลเสียต่อการทำงานของหลอดเลือดในสมองและไขสันหลัง^{[ 31 ]}แม้ว่ากลไกทางเซลล์และโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังโรคหลอดเลือดสมองจะยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้ แต่สาเหตุนั้นมีหลายปัจจัย และความเสี่ยงจะเพิ่มสูงขึ้นอย่างมากจากความโน้มเอียงทางพันธุกรรม อายุ การเลือกวิถีชีวิตที่ไม่ดี การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมระหว่างตั้งครรภ์ การบาดเจ็บทางร่างกาย และปัจจัยเสี่ยงต่อโรคหัวใจและหลอดเลือดที่สามารถปรับเปลี่ยนได้ (โรคหลอดเลือดสมองตีบและเลือดออก ความดันโลหิตสูงเรื้อรัง หลอดเลือดแดงแข็ง ไขมันในเลือดสูง และเบาหวาน) ^{[ 31 ]}โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ภาวะหลอดเลือดสมองล้มเหลวอาจเกิดจากปัญหาที่เกิดขึ้นในหลอดเลือด รวมถึงการอุดตัน ( embolism ) การก่อตัวของลิ่มเลือด ( thrombosis ) การตีบแคบ ( stenosis ) การสูญเสียความหนาแน่นของหลอดเลือดขนาดเล็ก (vascular rarefaction) และการแตก ( hemorrhage ) ^{[ 32 ]}

ภาวะขาดออกซิเจนในเนื้อเยื่อเป็นหนึ่งในตัวกระตุ้นหลักที่ทำให้เส้นทางการส่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมโยงระหว่างระบบประสาทและหลอดเลือดบกพร่อง^{[ 33 ]}เมื่อออกซิเจนต่ำ เซลล์แอสโทรไซต์จะทำให้ปัจจัยเหนี่ยวนำภาวะขาดออกซิเจน-1 อัลฟา (HIF-1α) มีความเสถียร ซึ่งจะไปกระตุ้นการสร้างไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบตัวขนส่งกลูโคสและปัจจัยที่กระตุ้นการสร้างหลอดเลือด ใหม่ ^{[ 33 ]} การบาดเจ็บของเซลล์ประสาทมักเกิดขึ้นก่อน การ แสดงออกและการปล่อยปัจจัยที่กระตุ้นการสร้างหลอดเลือดใหม่เหล่านี้ เช่นปัจจัยการเจริญเติบโตของหลอดเลือด (VEGF) ซึ่งส่งสัญญาณให้เกิดการสร้างหลอดเลือดใหม่^{[ 33 ]}ในโรคหลอดเลือดสมองเรื้อรัง แทนที่จะสร้างเครือข่ายหลอดเลือดที่ทำงานได้ การผลิต VEGF ที่มากเกินไปและการเพิ่มขึ้นของตัวรับเอนโดธีเลียมจะกระตุ้นการเพิ่มจำนวนเซลล์ที่ผิดปกติ ทำให้รอยต่อแน่นของเอนโดธีเลียมเสื่อมลง และส่งผลให้ BBB ซึมผ่านได้มากขึ้น^{[ 33 ]}ในขณะเดียวกัน ไซโตไคน์ที่ก่อให้เกิดการอักเสบจะดึงดูดเม็ดเลือดขาวที่ทำลาย BBB ผ่านการปล่อยเมทริกซ์เมทัลโลโปรตีเนส ในที่สุด ความผิดปกติของหลอดเลือดจะส่งผลให้การไหลเวียนของเลือดในสมองลดลงและความผิดปกติในอุปสรรคเลือด-สมอง ซึ่งเป็นภัยคุกคามต่อการทำงานปกติของสมอง^{[ 34 ]}