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整个大脑都可以分成两层。最外面的一层大约有20 mm厚，我们称之为大脑皮质或灰质，它包含着控制认知、个性和协调复杂运动功能的神经中枢，还有其他许多功能。白质则是由神经纤维组成的网络系统，使脑的各部分能够相互联系起来。
不同的脑叶有不同的神经中枢，控制着不同的功能。某一脑叶发生卒中时会导致相应的功能损害。
正常的脑功能依赖于通过致密的血管网不断的运输充足的氧气和营养。脑、脸和头皮的血液主要由2组血管来供应:即两侧的颈动脉系统和椎动脉系统。颈总动脉分为2个分支，其中颈外动脉负责脸部和头皮的血液供应，颈内动脉向除部分颞叶和枕叶之外的大脑前3/4供血。椎-基底动脉向大脑的后2/5、小脑的一部分和脑干供血。任意一条颈内动脉的血流减少都会造成额叶功能的某些损伤，这些损伤可能会造成另外一侧身体的麻木、无力或瘫痪。椎动脉的闭塞也能造成许多严重的后果。
在脑的底部，颈动脉和椎-基底动脉由交通动脉相连，组成了一个动脉环，我们称之为Willis动脉环。大脑前动脉、大脑中动脉和大脑后动脉从Willis环发出，供应脑的各个部分的血液。由于这个动脉环的存在，如果一条动脉发生阻塞，那么其他动脉就可以通过动脉环来补充相应部位的血液供应，从而防止了严重损害的出现。
下图为从脑的底面向上观察时所看到的动脉示意图，包括了Willis动脉环和各条主要的动脉——
大脑前动脉从颈内动脉发出，向前上方延伸，它负责额叶的血液供应，而额叶是控制逻辑思维、个性和随意运动功能（特别是腿的运动）的神经中枢。一侧大脑前动脉卒中可造成对侧腿部瘫痪，如果两侧都发生阻塞，则会造成非常严重的损害。
大脑中动脉是颈内动脉的最大分支，它负责额叶的一部分、颞叶和顶叶的外侧面的血液供应，上述部分控制着脸部、咽喉、手和胳膊的主要运动和感觉功能，如果在优势半球，还控制着言语功能。大脑中动脉是最常见的卒中发病部位。
大多数人的大脑后动脉都从基底动脉发出，在很少的情况下，也可从同侧的颈内动脉发出。大脑后动脉负责颞叶和枕叶的血液供应。根据阻塞位置的不同，大脑后动脉范围内的卒中的临床表现也不同，可分为丘脑综合征、丘脑穿支综合征、Weber综合征、对侧瘫痪、偏盲和其他许多种不同的综合征，包括色盲、看不到运动的物体、朗读困难和幻觉。最常见的表现是由于枕叶梗死导致对侧视野缺损。
豆核纹状体动脉是从大脑中动脉发出的许多条小的通向深部脑组织的动脉，其阻塞会造成腔隙性卒中，占所有卒中的20%，在慢性高血压病人中发病率比较高。
下图所示为大脑中动脉发出的多条豆核纹状体动脉，以及其中一条阻塞导致的腔隙性卒中——
