Celulele imune rezidente ale creierului sunt microglia. Acestea supraveghează constant țesutul cu procese mobile, pregătite să răspundă la leziuni, infecții sau prezența proteinelor anormale. În starea lor de repaus, ele participă, de asemenea, la reducerea sinaptică și la rafinarea circuitelor neuronale în timpul dezvoltării și la vârsta adultă.

Când este activată, microglia poate fagocita resturi, elibera citokine inflamatorii și recruta alte celule imune. Răspunsul este de obicei protector, însă activarea cronică sau excesivă contribuie la patologia bolilor neurodegenerative, a accidentelor vasculare cerebrale și a leziunilor traumatice. Microglia provine din progenitorii sacului vitelin și formează o populație autoreînnoitoare distinctă de macrofagele periferice.

Instrumentele genetice și imagistice moderne au relevat faptul că microglia este extrem de dinamică și eterogenă. Rolul său dublu în apărare și în menținerea normală a creierului o face ținte importante pentru intervenția terapeutică într-o listă tot mai mare de afecțiuni neurologice.

O singură celulă microglială poate contacta mai multe sinapse, monitorizând simultan mediul local pentru amenințări.