Tại sao tốc độ dẫn truyền xung thần kinh qua sợi trục có bao myelin nhanh hơn nhiều so với sợi trục không có bao?

Sợi trục được bao myelin (thường gặp ở các sợi thần kinh nhanh) dẫn truyền xung thần kinh nhanh hơn rất nhiều so với sợi trục không myelin bởi các lý do chính sau: 1. Tăng điện trở xuyên màng, giảm điện dung màng - Lớp myelin (nhân Schwann ở ngoại biên hoặc tế bào oligodendrocyte ở Trung ương) quấn quanh sợi trục thành nhiều vòng lipid, khiến điện trở màng (Rm) cao lên và điện dung màng (Cm) giảm xuống. - Kết quả là dòng điện nội bào (dòng dòng ion nội bào) bị rò qua màng rất ít nhưng lại dễ “chạy” theo chiều dọc trong sợi, truyền tín hiệu đến xa mà không bị tán hao. 2. Sự dẫn truyền bật chốt (“saltatory conduction”) - Trong sợi có bao myelin, điện thế hoạt động (action potential) không tái tạo liên tục dọc theo toàn bộ màng mà chỉ được khởi phát lại ở các điểm trần không có myelin gọi là sợi Ranvier. - Giữa hai node Ranvier, điện thế lan truyền rất nhanh dưới dạng dòng điện ngang nhờ lớp cách điện myelin, rồi “nhảy” qua từng node để khử cực và kích thích điện thế mới. - Cách dẫn truyền này giống “nhảy cóc” (saltatory) nên cho tốc độ cao gấp 10–100 lần so với dẫn truyền liên tục ở sợi không myelin. 3. Ít tốn năng lượng hơn - Vì ion chỉ phải di chuyển qua những đoạn ngắn tại node Ranvier, nên kênh Na⁺/K⁺–ATPase chỉ cần hoạt động cục bộ để bơm ion trở về thế cân bằng, giảm tiêu hao ATP so với sợi không myelin phải tái lập điện thế dọc khắp chiều dài. 4. Tương quan kích thước sợi và tốc độ dẫn truyền - Ở sợi không myelin, vận tốc dẫn truyền tỉ lệ thuận với căn bậc hai đường kính sợi (v ≈ √d). - Ở sợi myelin, vận tốc lại tỉ lệ thuận gần như trực tiếp với đường kính sợi (v ≈ d), nên sợi myelin vừa to vừa được cách điện tốt sẽ dẫn nhanh nhất. Tóm lại, nhờ lớp myelin làm tăng điện trở màng, giảm điện dung, và nhờ saltatory conduction tại node Ranvier, xung thần kinh trên sợi có bao myelin được dẫn truyền rất nhanh, tiết kiệm năng lượng so với sợi trần không có bao.