大脑的常驻免疫细胞是小胶质细胞。它们利用运动突起不断巡视组织，随时准备对损伤、感染或异常蛋白的出现做出反应。在静息状态下，它们也参与突触修剪以及发育和成年期神经回路的精细化。

小胶质细胞被激活后，可以吞噬细胞碎片、释放炎症细胞因子并募集其他免疫细胞。这种反应通常具有保护作用，但慢性或过度激活会导致神经退行性疾病、中风和创伤性损伤等病理过程。小胶质细胞起源于卵黄囊祖细胞，并形成一个具有自我更新能力的细胞群，与外周巨噬细胞截然不同。

现代遗传学和成像技术揭示，小胶质细胞具有高度动态性和异质性。它们在防御和维持正常脑功能方面的双重作用，使其成为越来越多神经系统疾病治疗的重要靶点。

单个小胶质细胞可以与多个突触接触，同时监测周围环境中的威胁。