Mielinizacja to proces, w którym warstwa izolująca elektrycznie, znana jako osłonka mielinowa, rozwija się nad neuronami, komórkami nerwowymi odpowiedzialnymi za przekazywanie sygnałów elektrycznych w całym ciele. W szczególności mielinizacja tworzy warstwę mielinową na aksonie, długim, włóknistym odcinku neuronu, wzdłuż którego przesyłane są sygnały elektryczne. Osłonka mielinowa znacznie zwiększa prędkość, z jaką impulsy elektryczne przemieszczają się po całym ciele. Wiele procesów, które są inicjowane, utrzymywane lub kończone przez szybko rozprzestrzeniające się sygnały nerwowe, nie mogłoby zachodzić w wystarczającym tempie bez osłonki mielinowej.
Transdukcja sygnału wzdłuż neuronów pozbawionych mieliny jest dość powolna, ponieważ sygnały są zmuszone do przemieszczania się w dół nieizolowanych aksonów ze stałą prędkością. Jednak mielinizacja znacznie zwiększa szybkość transdukcji. Nie występuje na całej długości neuronu, ale pozostawia niewielkie szczeliny zwane „węzłami Ranviera”. Sygnały, zamiast przemieszczać się ze stałą prędkością w dół nieizolowanego aksonu, są w stanie „przeskakiwać” z węzła do węzła w procesie zwanym „przewodnictwem słonym”.
Proces mielinizacji, w wyniku którego tworzy się osłonka mielinowa, rozpoczyna się we wczesnym okresie rozwoju płodowego i trwa przez wiele lat, zazwyczaj w okresie dojrzewania. Zwykle mielinizacja wpływa na neurony w całym ciele bardziej niż te w mózgu podczas rozwoju płodowego. Jednak w okresie dojrzewania osłonki mielinowe znajdują się na aksonach większości neuronów w ciele, w tym w mózgu. Takie otoczki są z wyglądu białe i tworzą składnik „istoty białej” mózgu, w przeciwieństwie do szarobrązowych ciał komórkowych, naczyń krwionośnych i innych składników komórkowych, które składają się na składnik „szarej istoty” mózgu.
Mielina składa się głównie z wody, lipidów i białek. Mielinizacja następuje bardzo szybko we wczesnym okresie niemowlęcym, po czym nieco zwalnia i ostatecznie zatrzymuje się w okresie dojrzewania. Ważne jest, aby niemowlęta otrzymywały diety stosunkowo bogate w tłuszcze, ponieważ tłuszcze są niezbędne do zapewnienia zawartości lipidów w osłonce mielinowej podczas procesu mielinizacji.
Wyniszczające wyniki różnych chorób i zaburzeń, które powodują demielinizację, mogą ilustrować znaczenie mielinizacji. Różne choroby mogą spowolnić transdukcję sygnału w różnych zestawach neuronów i powodować szereg nieprzyjemnych skutków, takich jak utrata czucia, upośledzenie funkcji poznawczych i ograniczenie funkcji motorycznych. Demielinizacja może być spowodowana szeregiem różnych czynników, w tym genetyką, niedoborem witamin, infekcją i innymi nieznanymi przyczynami. Jednym z najbardziej widocznych przykładów choroby demielinizacyjnej jest stwardnienie rozsiane (MS), w którym degraduje się osłonki mielinowe w mózgu i rdzeniu kręgowym. Ta degradacja może powodować szeroki zakres objawów neurologicznych negatywnie wpływających zarówno na funkcje czuciowe, jak i motoryczne.