腦底動脈環由成對的大腦前動脈A1段、頸內動脈終末段C1段、大腦后動脈P1段、后交通動脈以及單一的前交通動脈組成（圖1-3）。腦底動脈環為雙側頸內動脈系統之間、頸內動脈系統與椎-基底動脈系統之間建立了側支循環，可代償頸部一支或多支動脈發生狹窄或閉塞時的血液供應。如一側頸內動脈起始端閉塞，顱內大腦前動脈、大腦中動脈供血發生障礙，前交通動脈開放，由健側頸內動脈系統向患側供血；也可經由后交通動脈由椎-基底動脈系統向病變側頸內動脈系統供血，以上分別稱為前交通動脈側支循環開放與后交通動脈側支循環開放。因此，在腦動脈發生病變時，顱底Willis環發生強大的代償作用。

大腦半球和小腦表面的軟腦膜內有豐富的側支循環。大腦前、中、后動脈在大腦半球表面形成一個軟腦膜血管網，能使血液在大腦前、中、后動脈之間建立側支循環，若某一大腦動脈的分支發生閉塞時，能起某種程度的代償作用。

很多因素決定了能否建立有效的側支循環。如果血管閉塞突然發生，側支循尚未充分建立，很容易發生卒中；如果血管閉塞逐漸產生，有時間建立側支循環，臨床癥狀可以很輕，甚至無臨床癥狀。

由此可見，大腦的供血系統是極其復雜的，動脈與動脈之間具有廣泛的側支循環，這就保證在一條或幾條供血動脈發生病變時，大腦-人體最重要的器官能夠正常工作，這也可以解釋有時一條大的供血動脈發生嚴重血管狹窄或閉塞時，未發生腦梗死，也可無任何臨床癥狀；但如果由于發育異常，造成側支循環建立不良，則容易發生嚴重腦梗死。