白質

中樞神經系統中的組成元素

白質是中樞神經系統中主要的三個組成元素之一。在中樞部,由神經元的軸突或長樹突集聚而成。它不含胞體只有神經纖維。白質內又有各種不同功能的神經束。小腦灰質在外部,白質在內部。而在脊髓中,灰質內部,白質包圍在灰質外面。

脊髓白質


脊髓白質固有束示意圖
脊髓白質固有束示意圖
脊髓白質(white matter)在灰質的外周,可分前索、側索、秋後索三個部分。其中有上行束、下行束和固有束及各種傳導束。神經通路主要為縱行神經纖維,多為有髓神經纖維和少量的無髓神經纖維,神經纖維之間有神經膠質細胞

組成與功能


白質
白質
現在科學家利用一種新的造影技術觀察人類的腦部,其中白質幾乎填滿了半個大腦。白質由數百萬條“溝通管線”組成,管線里包復著一根長長的軸突(又稱突起),管線外包復著稱為髓磷脂的白色脂質,而這些“白色纜線”的功能是負責溝通不同腦區的灰質(神經元)、在神經元間傳遞動作電位。髓磷脂幾乎包復了整個神經纖維,功能是做為神經傳導的“絕緣體”,根據研究,當絕緣層厚度與其包復的神經纖維粗細成一定比例--3:5時,可以達到最快的傳導速度。
如果以長途電話比喻灰質,白質就是將其彼此相連結的海底電纜線,而髓磷脂就是防止海底電纜線因接觸海水而漏電的絕緣材料。影響髓鞘發育不全或萎縮可能是造成許多疾病的原因,也可能是神經元間溝通不良的結果。

疾病


白質異常的相關疾病非常多,已知的疾病包括多發性硬化症、腦性麻痹、亞歷山大症,其他仍在研究的則有閱讀障礙、音痴、精神分裂症、注意力不足過動症、躁鬱症、語言障礙、自閉症等,其也與因老化、阿茲海默症、甚至罹患病態性說謊而認知衰退的患者有關。
以音痴(tone deafness)為例,是分析聲音的高層次皮質中輸出錯所致,加拿大馬吉爾大學的心理學家海德(Kristi L. Hyde)發現,音痴的人右前腦特定神經纖維束的白質比一般人少。美國耶魯大學賈可布森(Leslie K. Jacobsen)進一步指出,在胚胎髮育末期或青春期,這條神經纖維束正在形成髓鞘,此時若暴露於吸煙環境,則會幹擾白質的形成,而腦掃描的新技術擴散張量照影(DTI)觀察到,這個結構與聽覺測式的表現有直接關聯。調節寡突細胞發育的受體,已知會受到尼古丁的影響;髓鞘形成關鍵時期暴露於環境因子,可造成終生的影響。

學習與發育


白質還可以讓人有很好的空間方位感,男人與女人大腦的差異大部分是白質
2005年,名鋼琴家烏蘭(Fredrik Ullén)與同事利用DTI來研究職業鋼琴家的腦部,發現職業鋼琴家的某些白質區遠比非音樂家來得發達,而這些白質區所連結的大腦皮質部位,是那些協調手指運動的重要腦區,以及與創造音樂有關的其他認知腦區。烏蘭還發現,每日練琴時間越長的鋼琴家,這些白質束的DTI訊號就越強,軸突髓鞘越厚越緊密。
辛辛那提兒童醫院的神經科學家許密得霍斯特(Vincent J. Schmithorst)進行的另一項DTI研究似乎也與上述研究相呼應。他比較5~18歲孩童的白質之後,發現高度發展的白質構造與高IQ有直接關係。
烏蘭的研究還有另一項發現:越早學習樂器的人,整個腦子的白質構造越是高度發展。青春期之後才學習樂器的人,只會增加前腦白質的發育程度,因為只剩前腦還在形成髓鞘。這個發現意味著,在某種程度上,神經纖維的髓鞘絕緣,限定了學習新技巧的年齡,這是進行或起瑪是輕易進行某種學習的機會之窗或關鍵期。

解剖學特點


主要由上、下傳導的縱行的有髓鞘神經纖維組成。其中,橫行纖維不是終止的纖維,就是起始的纖維。一般包括以下各種纖維:出入脊髓的根纖維;灰質柱細胞的軸突橫行進入白質;上、下縱行纖維的側支和終支進入灰質。
白質為脊髓的主要溝分為三索,前正中裂與前外側溝之間為前索,前、后外側溝之間的是外側索,后外側溝與后正中溝之間的是后索,在各索中又有神經束。連接左右白質的橫行纖維,稱為白質前連合。
在緊貼脊髓灰質的表面,有一傳導束,稱固有束,在白質的三索內均有,它聯繫脊髓的不同節段,主要完成節內或節間的反射。

組織學特點


神經纖維:由軸突或感覺神經元的長樹突與包繞在它們外面的膜鞘結構組成。膜鞘包括髓鞘和雪旺鞘(神經膜)兩部分。它們均由神經膠質細胞(雪旺氏細胞或少突神經膠質細胞)形成。神經纖維在中樞神經系統內,組成各種傳導束;在周圍神經系統內,則集合為分佈於全身各組織和器官的腦神經、脊神經植物性神經。根據包在軸突外面的膜鞘結構的組成成分和層次,可將神經纖維分為有髓神經纖維和無髓神經纖維;而按神經纖維所存在的部位,可將其分為中樞神經纖維和周圍神經纖維;根據神經纖維的功能和傳導衝動的方向,可分為傳入(感覺)神經纖維和傳出(運動)神經纖維。近年來又根據神經纖維的粗細和傳導衝動的速度,將其分為A、B、C三種類型。A型纖維粗大,直徑約為1~22微米,髓鞘發達,傳導衝動速度快,可達10~100米/秒。B型纖維較細,直徑約為1~3微米,髓鞘較薄,傳導衝動速度較慢,約3~15米/秒。C型纖維最細,直徑約0.5~1微米,無髓鞘,傳導速度最慢,僅約2米/秒。
類脂質:包括磷脂、糖脂、固醇和固醇酯等,為構成神經組織和細胞膜的主要成分。一般細胞膜約含30%~50%的類脂,這些類脂排列成厚約45埃的雙分子層,構成細胞膜的基架。磷脂參與各種脂蛋白的組成,並能與膽鹽和膽固醇形成微膠粒有利於膽固醇的溶解和排出。膽固醇可變成膽汁酸類固醇激素維生素D3。糖脂主要有腦苷脂等,是神經髓鞘的組成成份。