Dans le système nerveux central, la gaine de myéline est produite par les oligodendrocytes. Un seul oligodendrocyte peut étendre ses prolongements vers des dizaines d'axones voisins et envelopper chacun d'un segment de myéline compacte, laissant les nœuds de Ranvier exposés pour la conduction saltatoire.

La myélinisation débute au cours du développement et se poursuit pendant des années chez l'humain, notamment au niveau des faisceaux d'association. Les oligodendrocytes assurent également un soutien métabolique aux axones qu'ils entourent. Lorsqu'ils sont endommagés, comme dans la sclérose en plaques ou lors d'un accident vasculaire cérébral ischémique, la conduction nerveuse est ralentie ou interrompue, et les axones eux-mêmes peuvent dégénérer.

Les cellules précurseurs persistent dans le cerveau adulte et peuvent générer de nouveaux oligodendrocytes, offrant ainsi une capacité de réparation limitée. Les recherches sur les signaux qui contrôlent la différenciation des oligodendrocytes et la myélinisation visent à améliorer la remyélinisation dans les maladies démyélinisantes. L'étroite relation physique et métabolique entre l'oligodendrocyte et l'axone fait de ces cellules des partenaires essentiels de la communication neuronale à longue distance.

Sans oligodendrocytes, la signalisation rapide et économe en énergie du cerveau des vertébrés serait impossible.