Chất trắng (white matter) là khu vực của hệ thần kinh trung ương bao gồm chủ yếu là các bó sợi trục thần kinh được bọc bao myelin giàu lipid, chịu trách nhiệm dẫn truyền tín hiệu điện thế hoạt động nhanh chóng.
Cấu trúc vi thể và nguồn gốc sắc thái của chất trắng
Hệ thần kinh trung ương được phân chia rõ nét thành hai tổ chức mô học chính: chất xám (chứa thân tế bào nơron, sợi nhánh và các khớp thần kinh) và chất trắng. Sắc trắng đặc trưng nhìn thấy trên lát cắt giải phẫu đại thể bắt nguồn từ nồng độ cao của các phân tử lipid và lipoprotein cấu thành nên bao myelin bao quanh các sợi trục thần kinh.
Các thành phần vi thể cốt lõi tạo nên chất trắng bao gồm:
- Sợi trục thần kinh có bao myelin: Các trục dẫn truyền kéo dài của tế bào thần kinh, được cách điện bằng các lớp màng cuộn chặt của tế bào ít nhánh (oligodendrocyte).
- Tế bào ít nhánh: Tế bào thần kinh đệm chuyên trách tổng hợp myelin, mỗi tế bào có thể bọc myelin cho hàng chục sợi trục lân cận.
- Tế bào sao dạng sợi (Fibrous astrocytes): Duy trì cấu trúc nâng đỡ mô học, cung cấp dưỡng chất glucose và điều hòa cân bằng ion ngoại bào xung quanh các nút Ranvier.
- Tế bào vi thần kinh đệm (Microglia): Thực bào dọn dẹp các mảnh vụn tế bào và thực hiện chức năng miễn dịch tại chỗ khi có tổn thương mô.
Bảng phân loại các hệ thống bó sợi thần kinh trong chất trắng
| Nhóm bó sợi | Hướng dẫn truyền tín hiệu | Chức năng sinh lý thần kinh | Đại diện giải phẫu tiêu biểu |
|---|---|---|---|
| Sợi liên hợp (Association fibers) | Kết nối các vùng vỏ não trong cùng một bán cầu não | Xử lý và tích hợp thông tin nhận thức cấp cao, ngôn ngữ, thị giác | Bó dọc trên, bó móc, đai hồi hải mã |
| Sợi mép (Commissural fibers) | Băng qua đường giữa kết nối hai bán cầu đại não đối xứng | Đồng bộ hóa hoạt động điện não và truyền tải thông tin liên bán cầu | Thể chai (Corpus callosum), mép trước, mép khứu |
| Sợi chiếu (Projection fibers) | Kết nối vỏ não với các cấu trúc dưới vỏ, thân não và tủy sống | Dẫn truyền xung động vận động ly tâm và cảm giác hướng tâm | Bao trong (Internal capsule), dải vỏ tủy (tháp), dải tủy đồi thị |
Cơ chế sinh lý học dẫn truyền nhảy cóc và các bệnh lý mất myelin
Sự hiện diện của bao myelin làm tăng điện trở màng và giảm điện dung màng tế bào dọc theo sợi trục thần kinh, ép xung điện thế hoạt động chỉ xuất hiện tại các vị trí không có myelin gọi là nút Ranvier. Hiện tượng này được gọi là dẫn truyền nhảy cóc (saltatory conduction), giúp tăng vận tốc lan truyền tín hiệu thần kinh lên tới trên một trăm mét mỗi giây, nhanh hơn gấp hàng chục lần so với sợi thần kinh trần không myelin mà lại tiết kiệm tối đa năng lượng tiêu hao cho bơm ion.
Khi bao myelin bị tổn thương do cơ chế tự miễn, độc chất hoặc thiếu máu cục bộ, quá trình dẫn truyền tín hiệu sẽ bị chậm lại hoặc tắc nghẽn hoàn toàn. Bệnh xơ cứng rải rác (Multiple Sclerosis) và viêm tủy thị thần kinh là những ví dụ điển hình của bệnh lý thoái hóa chất trắng, biểu hiện bằng các triệu chứng suy giảm vận động, mất thị lực và rối loạn cảm giác nghiêm trọng.