Rezidentními imunitními buňkami mozku jsou mikroglie. Neustále zkoumají tkáň pomocí pohyblivých výběžků a jsou připraveny reagovat na zranění, infekci nebo přítomnost abnormálních proteinů. V klidovém stavu se také podílejí na synaptickém prořezávání a zdokonalování nervových obvodů během vývoje a dospělosti.

Po aktivaci mohou mikroglie fagocytovat úlomky buněk, uvolňovat zánětlivé cytokiny a rekrutovat další imunitní buňky. Reakce je obvykle ochranná, nicméně chronická nebo nadměrná aktivace přispívá k patologii neurodegenerativních onemocnění, mrtvice a traumatických poranění. Mikroglie pocházejí z progenitorových buněk žloutkového vaku a tvoří samoobnovující se populaci odlišnou od periferních makrofágů.

Moderní genetické a zobrazovací nástroje odhalily, že mikroglie jsou vysoce dynamické a heterogenní. Jejich dvojí role v obraně a v normálním udržování mozku z nich činí důležité cíle terapeutické intervence u rostoucího počtu neurologických onemocnění.

Jedna mikrogliální buňka může kontaktovat více synapsí a zároveň monitorovat lokální prostředí a vyhledat hrozby.