在一項新的研究中，來自荷蘭神經科學研究所和德國馬克斯普朗克實驗醫學研究所的研究人員使用一種新技術來展示電脈衝如何在大腦中高速傳播。它似乎表明包圍著神經元的髓鞘形成一種產生多種電勢波的同軸電纜，這些電勢波的傳播方式比之前預想的要複雜得多。這些發現使得我們能夠提出更好的理論和工具來理解脫髓鞘疾病，包括最常見的神經係統疾病，即多發性硬化症。相關研究結果發表在2020年1月23日的Cell期刊上，論文標題為“Saltatory Conduction along Myelinated Axons Involves a Periaxonal Nanocircuit”。

大腦由大約一千億個神經元組成。所有這些神經元都必須相互交流。這是通過交換以高達360 km/h的速度傳播的電脈衝來實現的。論文通訊作者、荷蘭神經科學研究所的Maarten Kole教授說，“我們知道這需要髓鞘的存在，髓鞘由包裹在神經細胞延伸區周圍的多層脂肪材料組成。髓鞘通常被概念化為導致電勢波沿著我們視為‘大腦的高速公路’的同軸電纜‘跳躍’的絕緣體，但這種跳躍機製尚不明確。但是，這項研究為了解大腦的硬件開辟了新途徑，這是因為它可以通過快速的信號傳輸進行計算。”

12納米

這些研究人員使用電子顯微鏡測量了神經細胞膜與這種絕緣的髓鞘之間的距離，結果證明這種距離為12納米，大約比一根頭發薄1萬倍。此外，這些研究人員使用一種新技術來使得電信號可見，並利用超級計算機來計算髓鞘的具體特性。Kole解釋說，“所有的這些發現共同表明髓鞘並不是絕緣的，而是像同軸電纜一樣形成了一個額外的層，從而產生多種以比以前想象的更複雜的方式傳播的電勢波。”

多發性硬化症

這項研究還將有助於更好地了解多發性硬化症等脫髓鞘疾病。在多發性硬化症患者中，髓鞘發生破裂。這會導致越來越嚴重的限製，影響力量、平衡和協調，進而影響患者的活動能力。為了能夠治愈和阻止多發性硬化症，重要的是要知道髓鞘的確切功能，以預測如果髓鞘功能不正常會發生什麼。Kole說，“我們的研究如今可以針對電脈衝在沒有髓鞘的情形下如何沿著大腦的高速公路傳播提供可靠的預測。這些發現有助於理解多發性硬化症中發生的細胞變化。”