大腦的常駐免疫細胞是小膠質細胞。它們利用運動突起不斷巡視組織，隨時準備對損傷、感染或異常蛋白的出現做出反應。在靜止狀態下，它們也參與突觸修剪以及發育和成年期神經迴路的精細化。

小膠質細胞被活化後，可以吞噬細胞碎片、釋放發炎細胞因子並募集其他免疫細胞。這種反應通常具有保護作用，但慢性或過度活化會導致神經退化性疾病、中風和創傷性損傷等病理過程。小膠質細胞起源於卵黃囊祖細胞，並形成一個具有自我更新能力的細胞群，與週邊巨噬細胞截然不同。

現代遺傳學和影像技術揭示，小膠質細胞具有高度動態性和異質性。它們在防禦和維持正常腦部功能方面的雙重作用，使其成為越來越多神經系統疾病治療的重要標靶。

單一小膠質細胞可以與多個突觸接觸，同時監測周圍環境中的威脅。