髓鞘通过其占据的细胞外空间而非仅靠绝缘轴突调控海马网络功能

髓鞘是包裹神经元轴突的多层膜鞘，使跳跃式传导得以实现。除电绝缘外，髓鞘还占据体积，因而塑造了组织间液流动和神经递质扩散所经过的细胞外空间（ECS）。这两种作用如何相互作用尚不清楚。我们构建了海马 CA1 的多尺度模型，将 ECS 流动的格子玻尔兹曼模拟与重建神经元和胶质细胞的详细网络相耦合。脱髓鞘使 ECS 体积分数从 28% 增至 43%，各层可达 43% 至 70%，使迂曲度从约 1.7 降至 1.4，使有效扩散系数从自由溶液的 0.35 升至 0.50，并使溶质穿透时间缩短约三分之一，同时提高流速却降低黏性耗散。由于递质浓度与该体积成反比，突触驱动力下降：突触后电位幅度随包裹层数减少而降低，在十六层包裹中低于四层时传递完全失败。在 200 细胞网络中，脱髓鞘使放电频率减半（锥体细胞 7.9 至 4.4 Hz），使放电以爆发为主，使频带功率最多降低 8.7 倍，并改变了群体状态，分类器可以 100% 准确率将其区分，而炎症性胶质细胞普查则使所有功能指标保持不变。将髓鞘从完整连续驱动至 12.5% 再恢复，在四层包裹附近恢复了相同的阈值，放电频率和频谱功率完全回到基线。因此，髓鞘既通过其让出的空间、也通过其所绝缘的轴突来调控回路功能，对清除和信号传递产生相反的后果，这种分离可能在脱髓鞘疾病中具有重要意义。

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