Снабжение головного мозга кровью обеспечивается двумя парами крупных артерий:

Внутренними сонными артериями, переносящими кровь от сердца вдоль передней части шеи

Позвоночными артериями, переносящими кровь от сердца вдоль задней части шеи

Внутри черепа позвоночные артерии соединяются и образуют основную артерию (в области затылка). Внутренние сонные артерии и основная артерия разделяются на несколько ответвлений, включая мозговые артерии. Некоторые ответвления соединяются и образуют круг артерий (круг Виллиса), соединяющий позвоночные и внутренние сонные артерии. Другие артерии ответвляются от круга Виллиса наподобие дорог, расходящихся от круговой развязки. Ответвления переносят кровь ко всем отделам головного мозга.

Когда закупориваются большие артерии, снабжающие кровью головной мозг, у некоторых людей не возникает никаких симптомов или развивается только микроинсульт. Но у других такая же закупорка вызывает обширный ишемический инсульт. Почему? Частичное объяснение — это коллатеральные артерии. Коллатеральные артерии проходят между другими артериями, обеспечивая дополнительные соединения. К этим артериям относится круг Виллиса и соединения между артериями, которые ответвляются от круга. Некоторые люди рождаются с крупными коллатеральными артериями, что может защищать их от инсульта. Если у таких людей одна артерия будет заблокирована, ток крови продолжится через коллатеральную артерию, иногда предотвращая инсульт. Другие люди рождаются с маленькими коллатеральными артериями. Маленькие коллатеральные артерии не могут переносить достаточное количество крови к поврежденному участку, что приводит к инсульту.

Организм также может защищать себя от инсульта, выращивая новые артерии. Если закупорки развиваются медленно и постепенно (как при атеросклерозе), со временем в организме могут вырастать новые артерии для дальнейшего снабжения кровью пораженного участка головного мозга и, таким образом, предотвращения инсульта. Если инсульт уже возник, рост новых артерий может способствовать профилактике второго инсульта (но не может излечить уже полученное повреждение).