เนื้อขาว

เนื้อขาว (, ) เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสองส่วนของระบบประสาทกลางในสมอง
โดยมากประกอบด้วยเซลล์เกลียและแอกซอนหุ้มด้วยปลอกไมอิลิน
ที่ทำหน้าที่ส่งสัญญาณจากเขตหนึ่งในซีรีบรัมไปยังอีกเขตหนึ่ง
และส่งสัญญาณระหว่างซีรีบรัมและศูนย์สมองอื่น ๆ ในระดับที่ต่ำกว่า
เนื้อขาวของสมองที่ผ่าออกใหม่ ๆ ปรากฏเป็นสีชมพูอมขาวดังที่เห็นได้ด้วยตาเปล่า
ก็เพราะว่าปลอกไมอิลินโดยมากทำด้วยลิพิด  (ไขมัน)  มีหลอดเลือดฝอยวิ่งผ่าน  และที่มีสีขาวก็เพราะดองไว้ในฟอร์มาลดีไฮด์

องค์ประกอบอีกส่วนหนึ่งของสมองก็คือเนื้อเทา  (ซึ่งปรากฏเป็นสีชมพูอมน้ำตาลก็เพราะหลอดเลือดฝอย)
ซึ่งประกอบด้วยนิวรอน
ส่วนที่สามในสมองที่ปรากฏเป็นสีที่ดูเข้มกว่า ก็เพราะมีระดับเม็ดสี melanin ที่สูงกว่าเขตรอบข้าง
เป็นส่วนของ substantia nigra ที่มีนิวรอนประเภทที่ใช้โดพามีนเป็นสารสื่อประสาท 
ให้สังเกตว่าเนื้อขาวบางครั้งปรากฏเป็นสีเข้มกว่าเนื้อเทาเมื่อดูในสไลด์ใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง
ก็เพราะเหตุสีที่ย้อม

ถึงแม้ว่าเนื้อขาวจะได้รับการพิจารณามานานว่าเป็นส่วนที่ไม่ได้ทำอะไร
แต่จริง ๆ ก็ทำหน้าที่มีผลสำคัญต่อการเรียนรู้และการทำงานของสมอง
ในขณะที่เนื้อเทาทำหน้าที่เกี่ยวกับการแปลผลและประชาน (คือการรับรู้)
เนื้อขาวก็ทำหน้าที่ควบคุมการถ่ายทอดศักยะงาน
ที่ประสานการสื่อสารระหว่างเขตต่าง ๆ ของสมอง

โครงสร้าง

ในระดับกว้าง ๆ
เนื้อขาวประกอบด้วยมัดของส่วนที่ยื่น  (process)  ออกมาจากเซลล์ประสาทมีปลอกไมอิลินหุ้ม
ซึ่งเชื่อมเขตเนื้อเทาต่าง ๆ (คือส่วนที่เป็นตัวเซลล์ประสาท) ของสมองเข้าด้วยกัน
และถ่ายทอดกระแสประสาทจากนิวรอนไปสู่นิวรอน
โดยที่ปลอกไมอิลินทำหน้าที่เป็นฉนวน  ทำให้สามารถส่งสัญญาณประสาทได้อย่างรวดเร็ว

ใยประสาทที่ส่งสัญญาณเป็นระยะยาวภายในซีกสมองข้างหนึ่งมีอัตราส่วนเป็นร้อยละ 2 ของใยประสาทที่ส่งสัญญาณจากคอร์เทกซ์หนึ่งไปสู่อีกคอร์เทกซ์หนึ่ง
ซึ่งเป็นอัตราส่วนเดียวกันกับใยประสาทที่ส่งสัญญาณระหว่างซีกสมองทั้งสองซีกผ่าน Corpus callosum 
นักวิจัยชูซ์และเบรเต็นเบอร์กให้ข้อสังเกตว่า  "โดยคร่าว ๆ แล้ว  จำนวนใยประสาทที่มีความยาวในระดับหนึ่ง  จะมีสัดส่วนแบบผกผันกับความยาวของใยประสาท"  (คือใยประสาทนั้นมีความยาวยิ่งมากเท่าไร  ก็จะมีจำนวนน้อยลงเท่านั้น)

ในระดับจุลทรรศน์
เนื้อขาวในซีรีบรัมและในไขสันหลังไม่มีเด็นไดรต์
ซึ่งมีอยู่ในเพียงเนื้อเทาพร้อมกับตัวนิวรอนและแอกซอนสั้น ๆ 
เนื้อขาวในผู้ใหญ่ที่ยังไม่ถึงวัยชรามีอัตราส่วน 1.7-3.6% เป็นเลือด

ความยาวของแอกซอนมีปลอกไมอิลิน
ผู้ชายมีเนื้อขาวมากกว่าผู้เหญิงทั้งในด้านปริมาตรและความยาวของแอกซอนที่หุ้มด้วยปลอกไมอิลิน
ที่วัย 20 ปี  ความยาวของแอกซอนที่หุ้มด้วยปลอกไมอิลินของผู้ชายรวมกันเป็น 176,000 กิโลเมตร
และของผู้หญิง 149,000 กิโลเมตร 
ความยาวของแอกซอนหุ้มลดลงในอัตรา 10% ต่อทศวรรษตามวัย
โดยที่ชายวัย 80 ปีจะมีแอกซอนหุ้มยาวรวมกัน 97,200 กิโลเมตร  และหญิง 82,000 กิโลเมตร 
เป็นการสูญเสียส่วนเนื้อขาวที่เป็นใยประสาทแบบบาง

หน้าที่
เนื้อขาวเป็นเนื้อเยื่อที่เป็นทางการสื่อสารระหว่างเขตต่าง ๆ ของเนื้อเทาในระบบประสาท
โดยใช้เครือข่ายคอมพิวเตอร์เป็นตัวอุปมา  เนื้อเทาก็จะเป็นคอมพิวเตอร์
ในขณะที่เนื้อขาวจะเป็นสายเคเบิลที่เชื่อมคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ เข้าด้วยกัน
เนื้อขาวมีสีขาวก็เพราะไขมัน  (ของปลอกไมอิลิน)  ที่หุ้มใยประสาท (แอกซอน)  ของเซลล์ประสาทไว้
ใยประสาทแบบยาวเกือบทั้งหมดจะมีปลอกไมอิลิน  ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน
ซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญเพราะว่า  ทำให้ส่งข้อมูลระหว่างจุดต่าง ๆ ได้เร็ว

ในเนื้อขาว  มีลำเส้นใยประสาท (tract  หรือมัดแอกซอน) 3 ประเภท ที่เชื่อมส่วนหนึ่งของสมองไปยังอีกส่วนหนึ่ง  และไปยังไขสันหลัง  คือ
 ลำเส้นใยประสาทที่วิ่งในแนวตั้งระหว่างสมองระดับสูงกับระดับที่ต่ำกว่า  และกับศูนย์ประสาทในไขสันหลัง และส่งข้อมูลระหว่างซีรีบรัมกับส่วนของร่างกายที่เหลือ เช่นลำเส้นใยประสาทเปลือกสมอง-ไขสันหลัง (cortico-spinal) ที่ส่งสัญญาณสั่งการ (motor) จากซีรีบรัมไปยังก้านสมองและไขสันหลัง. ลำเส้นใยประสาทอื่นส่งสัญญาณจากไขสันหลังขึ้นไปทางเปลือกสมอง (cerebral cortex)และในส่วนเหนือก้านสมอง  ใยประสาทเหล่านั้นมีรูปเป็นแผ่นกว้างและหนา  เป็นส่วนที่เรียกว่า internal capsule อยู่ระหว่างทาลามัสกับปมประสาทฐาน (basal nuclei)  และหลังจากนั้นจึงแผ่ขยายออกไปมีรูปคล้ายกับพัดส่งแอกซอนออกไปในเขตต่าง ๆ ของคอร์เทกซ์

 (ดูรูป) ใยประสาทแนวเชื่อมจะข้ามจากซีกสมองหนึ่งไปยังอีกซีกสมองหนึ่งผ่านสะพานที่เรียกว่า  แนวเชื่อม (commissure) ใยประสาทแนวเชื่อมโดยมากข้ามผ่าน corpus callosum ซึ่งเป็นแนวเชื่อมที่ใหญ่ที่สุด แต่ก็ยังมีใยประสาทบางส่วนที่ข้ามผ่าน "แนวเชื่อมด้านหน้า"  (anterior commissure) และ "แนวเชื่อมด้านหลัง" (posterior commissure)  ใยประสาทแนวเชื่อมเหล่านี้ทำให้ซีรีบรัมด้านซ้ายและขวาสามารถสื่อสารกันได้
 ใยประสาทสัมพันธ์  (Association tract) เชื่อมเขตต่าง ๆ ในซีกสมองเดียวกัน  ใยประสาทสัมพันธ์ขนาดยาวเชื่อมกลีบสมองต่าง ๆ ที่อยู่ในซีกสมองเดียวกันเข้าด้วยกัน  ในขณะที่ใยประสาทสัมพันธ์ขนาดสั้นเชื่อมรอยนูน (gyrus) ต่าง ๆ ที่อยู่ในกลีบสมองเดียวกัน  บทบาทอย่างหนึ่งของใยประสาทสัมพันธ์ก็คือ  เชื่อมศูนย์การรับรู้ (perception) เข้ากับศูนย์ความจำ  (memory)  ในสมอง

โดยทั่ว ๆ ไป สมอง (โดยเฉพาะของเด็ก) สามารถปรับตัวให้เข้ากับความเสียหายที่เกิดขึ้นที่เนื้อขาว
โดยหาทางประสาทอื่นเพื่อเลี่ยงทางที่เกิดความเสียหายในเนื้อขาว
และดังนั้น  จึงสามารถรักษาความเชื่อมต่อกันระหว่างเขตต่าง ๆ ของเนื้อเทาได้เป็นอย่างดี

โดยที่ไม่เหมือนเนื้อเทา  ซึ่งถึงระดับการพัฒนาสูงสุดในช่วงอายุ 20-30 ปี
เนื้อขาวจะมีการพัฒนาต่อไปเรื่อย ๆ และจะถึงระดับการพัฒนาสูงสุดในช่วงอายุวัยกลางคน (Sowell et al., 2003) 
แต่ว่า  ก็ได้มีการทักท้วงประเด็นนี้ในหลายปีที่ผ่านมา

ในปี ค.ศ. 2009 บทความที่เขียนโดยแจน สโคล์ซ และคณะ 
ใช้การสร้างภาพแบบ Diffusion tensor imaging เพื่อจะแสดงความเปลี่ยนแปลงปริมาตรของเนื้อขาวซึ่งเป็นผลจากการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหวใหม่  (เช่น การโยนและรับลูกบอลหรือสิ่งของอย่างต่อเนื่อง)
งานวิจัยนี้สำคัญโดยเป็นงานแรกที่แสดงสหสัมพันธ์ของการเรียนรู้ทักษะการเคลื่อนไหว (motor learning) กับความเปลี่ยนแปลงในเนื้อขาว
เพราะก่อนหน้านี้  นักวิจัยจำนวนมากเชื่อว่าการเรียนรู้แบบนี้มีการสื่อโดยความเปลี่ยนแปลงของเด็นไดรต์เท่านั้น  
ซึ่งไม่มีในเนื้อขาว
ผู้ทำงานวิจัยเสนอว่า  ระดับการทำงานของกระแสไฟฟ้าในแอกซอนอาจจะเปลี่ยนการสร้างปลอกไมอิลินที่หุ้มแอกซอน 
แต่ว่า  ความเปลี่ยนแปลงของตัวแอกซอนเองเช่นการขยายขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง  หรือความเปลี่ยนแปลงความหนาแน่น  ก็อาจจะเป็นเหตุได้เหมือนกัน

ตำแหน่งที่อยู่

เนื้อขาวเป็นเนื้อเยื่อหลักในส่วนลึกของสมองและส่วนผิวของไขสันหลัง
กลุ่มต่าง ๆ ของเซลล์ประสาทในเนื้อเทา
เช่น กลุ่มปมประสาทฐาน (คือ นิวเคลียสมีหาง, putamen, globus pallidus, กลุ่มนิวเคลียสใต้ทาลามัส, nucleus accumbens)
และกลุ่มนิวเคลียสในก้านสมอง (red nucleus, substantia nigra, cranial nerve nuclei)
กระจายไปทั่วเนื้อขาวในเปลือกสมอง

ซีรีเบลลัมก็มีโครงสร้างคล้ายกับซีรีบรัม
คือ  มีเปลือกเป็น  ส่วนนอกของสมองน้อย (cerebellar cortex)
มีเนื้อขาว  (cerebellar white matter)  ที่อยู่ลึกลงไป  (เรียกว่า arbor vitae)
และกลุ่มต่าง ๆ ของเซลล์ประสาทในเนื้อเทาที่มีเนื้อขาวล้อมรอบ
(เช่น dentate nucleus, globose nucleus, emboliform nucleus, และ fastigial nucleus)
โพรงสมองต่าง ๆ ที่เต็มไปด้วยน้ำ
(เช่น โพรงสมองข้าง, โพรงสมองที่ 3, ท่อน้ำสมอง, โพรงสมองที่ 4)
ก็อยู่ลึกภายในเนื้อขาวของซีรีเบลลัมเช่นกัน

ความสำคัญทางคลินิก
โรคมัลติเพิล สเกลอโรซิส (ตัวย่อ MS) เป็นโรคที่สามัญที่สุดที่มีผลต่อเนื้อขาว
ในรอยโรคที่เกิดจาก MS ปลอกไมอิลินที่เป็นฉนวนของแอกซอนถูกทำลายจากการอักเสบ

ความเปลี่ยนแปลงในเนื้อขาวโดยการสั่งสมแอมีลอยด์  มีความสัมพันธ์ของโรคอัลไซเมอร์และโรคระบบประสาทเสื่อมอื่น ๆ 
แต่ว่า  ความบาดเจ็บที่เนื้อขาว  (เช่นการฉีกออกของแอกซอน)  อาจจะหายได้  เปรียบเทียบกับความบาดเจ็บที่เนื้อเทา  ซึ่งยากที่จะหายได้
ความเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ของเนื้อขาวที่เกิดโดยสามัญมาพร้อมกับความชรารวมทั้ง leukoaraiosis
ซึ่งก็คือความบางลงของเนื้อขาวที่อาจเกิดขึ้นด้วยเหตุหลายอย่าง
เช่นการสูญเสียปลอกไมอิลิน  การสูญเสียแอกซอน  และความเสียหายของแนวกั้นระหว่างเลือดและสมอง  (blood–brain barrier)

การศึกษาเนื้อขาวได้เกิดความก้าวหน้าอย่างสำคัญเพราะเทคนิคการสร้างภาพสมอง  (neuroimaging)  ใหม่ที่เรียกว่า  diffusion tensor imaging
โดยใช้ประกอบกับเครื่องกราดภาพสมอง MRI
โดยปี ค.ศ. 2007 มีการตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับเนื้อขาวกว่า 700 บทความ

เชิงอรรถและอ้างอิง

แหล่งข้อมูลอื่น

 White Matter Atlas
 

ระบบประสาทกลาง
ประสาทกายวิภาคศาสตร์