加速高效率腦部連結所需的營養及髓鞘化需求

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加速高效率腦部連結所需的營養及髓鞘化需求

兒童心智處理速度的速度是認知發展的重要面向,處理速度有助於記憶和技能發展,例如閱讀、詞彙及執行決策的熟練度。髓鞘化會加速神經傳導,和提高處理速度相關,進而有利於學習,而關鍵營養則有助於髓鞘化。

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Nutrition and myelination for faster and more efficient brain connection
加速高效率腦部連結所需的營養及髓鞘化需求

髓鞘是包覆在軸突外的脂肪物質,可形成密實、多層結構,有效傳遞神經的電位脈衝cils。神經脈衝是沿著神經軸突傳遞的電位訊號1

加速神經訊息傳導

在有髓鞘軸突中,髓鞘會防止基極電流經過神經元膜。迫使電流進一步沿著軸突,流往無髓鞘保護的郎氏結(Node of Ranvier),該處的離子通道濃度很高。受到刺激後,這些離子通道會將動作電位(ActionPoteil,AP)傳遞到下一個結點,且在結點之間的移動呈現快速「跳躍」,因此稱為跳躍傳導。將大幅增強動作電位傳導的速度。相較之下,在無髓鞘軸突中,AP需沿著軸突全長傳遞,而非在郎氏結,使得傳導度十分緩慢2

有髓鞘及無髓鞘軸突中的AP傳導速度

有髓鞘軸突的跳躍傳導

有髓鞘軸突的跳躍傳導
  • 快速傳導
  • AP傳導只需要活化郎氏結中的離子通道

無髓鞘軸突的連續傳導

無髓鞘軸突的連續傳導
  • 緩慢傳導
  • AP傳導需要活化沿著軸突全長的離子通道
腦

有髓鞘軸突可傳導電位脈衝,速度比起無隨鞘軸突大約高出103

髓鞘化Myelination和認知

兒童心智能力操作(即處理度)的速度是認知發展的重要面向。處理速度有助於記憶和技能發展,例如閱讀、詞彙及執行決策的熟練度。髓鞘化會加速神經脈衝傳導,這點處理速度提高相關,進而有利於學習5,6

破壞隨鞘化(例如於營養失調)會使神經系統中的脈衝傳導速度改變,可能嚴重影響中樞神經系統。舉例而言,聽覺及視覺系統的處理速度較慢,可能干擾學習及社會互動7,8

腦部如何學習4,5

腦
  • 新的經驗透過突觸聯結在腦中進行編碼。
  • 反覆經歷會強化這些聯結,不再使用的突觸則會經由突觸修剪過程,隨著時間逐漸退化。
  • 重覆也會增加髓鞘化,使得細胞訊息傳遞的處理更加快速。

營養是支持髓鞘化的關鍵因素

若要髓鞘正常包覆並維持其功能,關鍵營養有助於發育及維持健康的髓鞘。

髓鞘化的必需營養素9-13

營養素 功能
磷脂
(亦即SM、PC、PS、PE)
  • SM是髓鞘的主要成分
  • PC是乙醯膽鹼的前驅物,這項神經傳導物質負責細胞內的訊息傳遞
  • PC、PS和PC影響SM合成
長鏈多元不飽和脂肪酸
(LC-PUFA)(例如DHA)
  • 腦部磷脂的構成要素
葉酸
  • 與維生素B12併用,為鞘形的輔因子
  • 影響樹突細胞生成
膽鹼
  • 影響樹突細胞生成
  • 用於磷脂、PC和SM合成
  • 海馬在記憶和學習上扮演著核心角色,對於膽鹼供應最敏感
葉黃素
  • 維持髓鞘的結構完整

神經鞘磷脂(SM,Sphingomyelin)

是腦部的主要磷脂,也是髓鞘的基礎成分,可影響訊號傳導及神經傳遞。缺乏神經鞘磷脂及幫助其合成的關鍵成分,會改變髓鞘的含量和結構,而可能影響腦部正常運作,並降低認知發展。

SM, sphingomyelin 神經磷脂;PC,
Phosphatidylcholine卵磷脂;PE,
Phosphatidylethanolamine 磷脂醯乙醇胺,
PS, phosphatidylserine 磷脂醯絲胺酸;
LC-PUFA, long-chain polyunsaturated fatty acid 長鏈多元不飽脂肪酸;
DHA, docosahexaenoic acid 二十二碳六烯酸

總結

  • 髓鞘化是一種內在過程,負責認知、學習以及技能和記憶發展。
  • 髓鞘圍繞著神經元軸突,可加速神經脈衝傳導,是大腦處理速度提高的主要因素,進而有利於智力。
  • 有髓鞘軸突的訊息傳遞速度比起無销軸突要高出10
  • 神經鞘磷脂、DHA、鐵、膽鹼、葉黃素及葉酸等關鍵營養素,對於髓鞘化和腦部發育具有關鍵作用。缺乏會影響腦部發育和功能,對於長期認知也會有負面影響。

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參考資料

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