Nel cervello, invece, le cellule endoteliali non presentano fenestrazioni e sono organizzate in maniera molto più fitta, unite tra di loro da giunzioni occludenti: questo fa sì che la barriera emato-encefalica blocchi il passaggio della maggior parte delle molecole idrofile o di grosso peso molecolare. Fanno eccezione quelle che sono capaci di attraversare autonomamente e senza bisogno di fenestrazioni le membrane cellulari (sostanze come l'ossigeno, il diossido di carbonio, l'etanolo e gli ormoni steroidi) e quelli che possono entrare per mezzo di specifici mezzi di trasporto (quali gli zuccheri e alcuni ammino acidi).