تتألف الوحدة العصبية الوعائية «NVU» من مكونات الدماغ التي تنظم مجتمعةً تدفق الدم الدماغي لتوصيل العناصر الغذائية الضرورية إلى الخلايا العصبية المنشطة. تعالج الوحدة العصبية الوعائية معضلة الدماغ الفريدة المتمثلة في امتلاكه متطلبات طاقة عالية مع سعة تخزين طاقة منخفضة. لكي يعمل الدماغ بشكل صحيح، يجب أن يستقبل ركائز استقلاب الطاقة – الغلوكوز بشكل رئيسي – في مناطق محددة وبكميات وأوقات دقيقة. لا تمتلك الخلايا العصبية القدرة نفسها مثل الخلايا العضلية التي يمكنها استنفاد احتياطيات الطاقة وإعادة ملئها لاحقًا؛ لذا يجب أن يُدفع الاستقلاب الدماغي في اللحظة ذاتها. تُسهِّل الوحدة العصبية الوعائية هذا التوصيل الفوري، وبالتالي تضمن استمرار النشاط العصبي بسلاسة.
رُسِّخت الوحدة العصبية الوعائية كمفهوم في عام 2001، خلال الاجتماع الافتتاحي لمجموعة مراجعة تقدم السكتة الدماغية التابع لما يدعى «المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية» «NINDS». في السنوات السابقة، كانت أهمية كل من الخلايا العصبية والأوعية الدموية الدماغية معروفة جيدًا؛ لكن علاقتها المترابطة لم تكن كذلك. طالما اعتُبر الاثنان كيانين منفصلين يعملان بشكل مستقل في أغلب الأحيان. منذ عام 2001، تمثل الزيادة السريعة في الأوراق العلمية التي تستشهد بالوحدة العصبية الوعائية الفهم المتزايد للتفاعلات التي تحدث بين خلايا الدماغ وأوعيته الدموية.
تتكون الوحدة العصبية الوعائية من الخلايا العصبية، والخلايا النجمية، والأوعية الدموية (الخلايا البطانية والخلايا الجدارية الوعائية)، وجهاز الحركة الوعائية (الخلايا العضلية الملساء والخلايا المحيطية)، والخلايا الدبقية الصغيرة. تعمل هذه المكونات معًا في الاستجابة الدموية الثابتة لفرط الدم الدماغي. يُعد فرط الدم الدماغي آلية أساسية في الجهاز العصبي المركزي لتحقيق الثبات الداخلي تزيد من إمداد الدم لأنسجة الأعصاب عند الضرورة. تتحكم هذه الآلية بمستويات الأكسجين والعناصر الغذائية باستخدام التوسع الوعائي والتضيق الوعائي في عملية متعددة الأبعاد تشمل العديد من خلايا الوحدة العصبية الوعائية، إلى جانب جزيئات إشارات متعددة. تسمح التفاعلات بين مكونات «NVU» باستشعار احتياجات الخلايا العصبية من الأكسجين والغلوكوز، مما يُحفز بدوره استجابات التوسع الوعائي أو التضيق الوعائي المناسبة. يمكن للنشاط العصبي وكذلك الخلايا النجمية المشاركة بالتالي في الاقتران العصبي الوعائي «CNV»، سواء عن طريق إحداث التوسع الوعائي أو التضيق الوعائي. وهكذا، توفر الوحدة العصبية الوعائية البنية الأساسية للاقتران العصبي الوعائي، الذي يربط النشاط العصبي بتدفق الدم الدماغي ويُبرز الترابط بين تطورهما وبنيتهما ووظيفتهما.
يسمح الرابط الزماني والمكاني بين تدفق الدم الدماغي والنشاط العصبي للأول بأن يكون بديلًا عن الأخير. يمكن لتقنيات التصوير العصبي التي تراقب تدفق الدم بشكل مباشر أو غير مباشر، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي «fMRI» والتصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني «PET»، قياس وتحديد موقع النشاط في الدماغ بدقة. يسمح تصوير الدماغ أيضًا للباحثين بفهم أفضل للوحدة العصبية الوعائية وتعقيداتها العديدة. علاوة على ذلك، فإن أي عوائق لوظيفة الجهاز العصبي الوعائي ستمنع الخلايا العصبية من تلقي العناصر الغذائية المناسبة. يمكن أن يؤدي التوقف الكامل لبضع دقائق فقط، الذي قد ينجم عن انسداد شرياني أو فشل قلبي، إلى أضرار دائمة والوفاة. يرتبط الخلل في الوحدة العصبية الوعائية أيضًا بأمراض التنكس العصبي بما في ذلك مرض آلزهايمر ومرض هنتنغتون.