模拟血管的通透作用，在动物特定脑区埋置具有半透膜的探针，通过探针以恒定速度灌注与组织液成分相近的等渗灌流液；当灌流液流经半透膜管时，脑细胞外液中可溶性小分子物质根据菲克定律顺浓度梯度从透析膜外扩散入膜内；灌流不停进行，半透膜管内的灌流液实时更换，于是半透膜两侧的浓度梯度可以维持相对稳定，小分子物质随灌流液不断地被引出探针外。以一定的时间间隔采集透析液，采用高灵敏度微量化学分析技术即可对收集的透析液中的成分进行连续在线定量分析，从而测定和分析脑内细胞外环境中化学物质的含量和释放模式，这是监测脑细胞外液中游离小分子物质浓度与时间变化的重要手段。

脑内微透析系统包括恒速泵、微透析探针和微量收集器（图1）。脑内微透析的实际操作步骤包括：①将顶端带有半透膜的探针植入脑中。②使灌流液以恒定流速（通常为0.5～5毫升/分钟）经入口管流入探针。③灌流液流过出口管并用微量试管收集透析液。④检测样品浓度。其中，灌流液是模拟脑内环境介质成分的溶液。

图1 脑内微透析系统及透析过程示意图

脑内微透析探针有水平式和垂直式2种。垂直式探针有并列型、环型和同心型等。探针的结构与大小对透析的效率与活体组织反应有很大影响。对脑组织损伤最大的是环型探针，选用较多的是同心型探针。同心型微透析探针包含连接有进液和出液的2根管子和1个圆柱状的透析膜（图2）。

图2 脑内微透析探针类型