ระบบประสาท

NERVOUS SYSTEM AND SENSE ORGANS

การรบั รแู้ ละการตอบสนอง การรบั ร้แู ละการตอบสนองของสง่ิ มชี วี ติ มีความสาคัญตอ่ สงิ่ มชี วี ติ อยา่ งไร ? การควบคุมและตดิ ตอ่ ประสานการทางานของรา่ งกายเพ่อื ใหเ้ กดิ การรบั รแู้ ละการตอบสนอง ตอ้ งอาศยั ระบบใด ? ระบบประสาท ระบบตอ่ มไรท้ อ่ = ระบบประสานงาน (nervous system) (endocrine system) (coordinating system)

ความแตกต่างของการตอบสนองของระบบประสาทกบั ระบบต่อมไรท้ อ่ ข้อเปรียบเทียบ ระบบประสาท ระบบตอ่ มไรท้ อ่ รูปแบบการสอ่ื สาร กระแสไฟฟา้ และสารเคมี สารเคมี (ฮอรโ์ มน) ความเรว็ ในการ ตอบสนองตอ่ สงิ่ เรา้ เกดิ ขนึ้ ตอบสนองตอ่ สงิ่ เรา้ ชา้ ตอบสนอง และสนิ้ สดุ อย่างรวดเรว็ ระยะเวลาในการ ตอบสนองเปน็ ระยะ ตอบสนองเปน็ ตอบสนอง เวลาสนั้ ระยะเวลาทยี่ าวนานกวา่ สารเคมที ใี่ ชใ้ นการ สารสื่อประสาท ฮอรโ์ มน ส่ือสาร



การทางานของระบบประสาท เซลลป์ ระสาทรบั ความรสู้ กึ เซลลป์ ระสาทสงั่ การ 1. ส่วนทร่ี บั ความรสู้ กึ (Sensory input) : เซลล์ประสาทรบั ความรสู้ กึ 2. ส่วนทร่ี วบรวมและประสานงาน (integration) : สมองและไขสนั หลัง 3. ส่วนทสี่ ง่ ความรสู้ กึ ออก (Motor output) :เซลล์ประสาทสัง่ การ

การรบั รู้การเปล่ยี นแปลงตอ่ สภาพแวดลอ้ มของส่ิงมชี วี ติ สง่ิ เร้า หน่วยรับความรสู้ กึ เซลลป์ ระสาท รบั ความรสู้ กึ หนว่ ยแปลความรูส้ กึ การตอบสนอง หนว่ ยปฏบิ ตั งิ าน เซลล์ประสาทส่งั การ

การจี้ = สง่ิ เรา้ การรบั รแู้ ละ การตอบสนองตอ่ การจั๊กจ้ี ผวิ หนงั ท่ีถกู จ้ี = หน่วยรบั ความรสู้ กึ หน่วยแปลความรสู้ กึ หน่วยสง่ั การ การทางานของกลา้ มเน้อื = หน่วยปฏบิ ัติงาน กรยิ าทแ่ี สดงออก = การตอบสนอง

1) การตอบสนองของสง่ิ มชี วี ติ เซลลเ์ ดยี ว พารามีเซียม (paramecium) • ไม่มรี ะบบประสาท • เสน้ ใยประสานงาน (coordinating fiber) เชอ่ื มระหวา่ งโคนซเิ ลยี ควบคุมการโบกพดั

2) การตอบสนองของสัตว์ไมม่ กี ระดกู สนั หลงั Cnidarian เชน่ ไฮดรา (Hydra) • รา่ งแหประสาท (nerve net) • เซลล์ประสาทเชอ่ื มโยงเปน็ ตาขา่ ยทวั่ ร่างกาย • เม่ือมสี ง่ิ เร้าจะสง่ กระแส ประสาทแบบไซแนปส์ไฟฟา้

ถ้าใชเ้ ขม็ แตะทป่ี ลายเทนทาเคลิ ของไฮดรา จะเกิดอะไรขน้ึ ?? เทนทาเคลิ และส่วนตา่ งๆของร่างกายจะหดสนั้ ลง เพราะเซลล์ประสาทของไฮดราเชือ่ มโยงกนั เปน็ ตาขา่ ย ทาให้ มกี ระแสประสาทแผก่ ระจายไปทว่ั ร่างกาย

พลานาเรีย (Planaria) • มกี ารรวมกลมุ่ ของเซลลป์ ระสาทเปน็ ปมประสาท (nerve ganglion) 2 ปมทสี่ ว่ นหวั • มีระบบประสาทแบบขนั้ บันได (ladder type) • มีเสน้ ประสาททวี่ นรอบลาตวั เปน็ แบบวงแหวน เรยี กวา่ วงแหวนประสาท (nerve ring)



ไฮดรา กับ พลานาเรยี มกี ารรบั รแู้ ละการตอบสนองตอ่ สงิ่ เรา้ ตา่ งกนั อย่างไร? • ไฮดรา มรี า่ งแหประสาท จะตอบสนองทง้ั อวยั วะหรอื ทว่ั ทง้ั ร่ายกาย • พลานาเรยี มีปมประสาทอยทู่ หี่ ัว เมอ่ื มีสง่ิ เร้ามากระตนุ้ จะเกดิ กระแสประสาทจากบรเิ วณทถ่ี ูกกระตุน้ ไปตามเส้นประสาทสง่ ไปยงั ปม ประสาท ซึง่ เป็นศนู ยก์ ลาง แลว้ สง่ กระแสประสาทไปยงั หนว่ ย ปฏิบตั ิงานจึงเกดิ เฉพาะสว่ นของร่างกาย

ไสเ้ ดือนดิน (Earthworm), ปลงิ น้าจดื , แมเ่ พรยี ง • ร่างกายแบง่ ออกเปน็ ปล้องๆ • มีปมประสาทขนาดใหญ่เปน็ ศนู ยก์ ลางของระบบประสาท • มปี มประสาทในแตล่ ะปลอ้ ง • มีเส้นประสาททางด้านทอ้ ง (ventral nerve cord) 2 เสน้ เชอ่ื มตดิ กนั ทอดยาวตลอดลาตวั • มีแขนงประสาทแยก ออกไปตามผนงั ลาตัว

แมลง (Insect) • มีปมประสาทส่วนหวั ทเี่ จรญิ มาก เรยี กว่า สมอง • มปี มประสาทอยบู่ รเิ วณปล้องทกุ ปล้อง • มเี ส้นประสาทยาวตลอดลาตวั ทาง ด้านท้อง (ventral nerve cord ) และ ใยประสาททแี่ ยกออกมาเปน็ ส่วนของ ระบบประสาทรอบนอก



พารามีเซยี ม ไฮดรา พลานาเรยี ไสเ้ ดอื นดนิ แมลง เสน้ ใยประสานงาน รา่ งแหประสาท • สมอง • ปมประสาท •ปมประสาท • เสน้ ประสาท • เส้นประสาท • วงแหวนประสาท

3) การตอบสนองของคน และสตั ว์มกี ระดกู สันหลงั • มรี ะบบประสาททพี่ ฒั นามาก ประกอบดว้ ย 1. ระบบประสาทสว่ นกลาง Central nervous system : CNS ได้แก่ สมองและไขสนั หลงั (brain and spinal cord) 2. ระบบประสาทรอบนอก Peripheral nervous system : PNS ไดแ้ ก่ เส้นประสาทสมองและเส้นประสาท ไขสันหลงั (cranial and spinal nerves)

เซลล์ประสาท NERVE CELL OR NEURON

Did you know? รูปร่างของเซลลป์ ระสาทมีลักษณะเหมอื นหรอื แตกต่างจากเซลลอ์ ่ืนๆ ของร่างกายอยา่ งไร ? เซลลเ์ มด็ เลือดขาว เซลลไ์ ข่ เซลลเ์ มด็ เลอื ดแดง เซลลอ์ สจุ ิ เซลลป์ ระสาท

โครงสร้างเซลลป์ ระสาท (Neuron) • ตัวเซลล์ (cell body) • เสน้ ใยประสาท (nerve fiber) 1) เดนไดรต์ (dendrite) (dendron, กรกี = ต้นไม้) : รับสัญญาณประสาท 2) แอกซอน (axon) : ส่งกระแสประสาทออกจากตวั เซลล์

ใยประสาท (nerve fiber) มี 2 ชนิด คอื  dendrite ทาหนา้ ท่ี รับความรสู้ กึ เขา้ สตู่ วั เซลล์ ไมม่ เี ยอื่ หมุ้ ไมอลี ินหมุ้ อาจมี มากกวา่ 1 แขนง  axon ทาหนา้ ที่ ส่งกระแส ประสาทออกจากตวั เซลล์ อาจ ตวั เซลล์ (cell body) มีเย่ือหมุ้ ไมอีลนิ มาหมุ้ หรือไมก่ ็  มีรูปรา่ งรี / กลม / เหลยี่ ม ได้ มี 1 แขนง  ภายในมี Nucleus , Mitochondria , golgiboby , กลมุ่ RER เรยี กวา่ Nissl body

เปรยี บเทยี บความแตกตา่ งระหวา่ ง axon และ dendrite 1. นาข้อมลู / สญั ญาณออกจากเซลล์ 1. นาข้อมลู / สัญญาณเขา้ สเู่ ซลล์ 2. smooth surface 2. rough surface 3. มี 1 axon / cell 3. สว่ นใหญม่ ีมากกวา่ 1 dendrite / cell 4. ไมม่ ี ribosome 4. มี ribosome 5. ม/ี ไม่มี myelin sheath 5. ไม่มี myelin sheath 6. แตกแขนงในตาแหนง่ ทห่ี า่ งจากตวั เซลล์ 6. แตกแขนงในตาแหน่งทใ่ี กลก้ บั ตัวเซลล์

เยื่อไมอีลิน (myelin sheath)  เปน็ เปลอื กหมุ้ เสน้ ใยประสาท มสี ารจาพวกลพิ ดิ เปน็ องค์ประกอบซงึ่ จะ ติดตอ่ กบั Schwann cell ซง่ึ เปน็ เซลลค์ ้าจนุ  รอยตอ่ ระหวา่ ง Schwann cell จะไมม่ ฉี นวน เรยี กวา่ Node of Ranvier ช่วยใหก้ ระแสประสาทเคลอ่ื นทอี่ ยา่ งรวดเรว็  แอกซอนทม่ี เี ยอื่ หมุ้ ไมอีลนิ (myelinated axon)  แอกซอนทไ่ี มม่ ีเยื่อหมุ้ ไมอีลนิ (nonmyelinated axon)

การเกดิ เยอื่ ไมอีลนิ schwann cell (สี ขำว) myelin sheath (สดี ำ)

เซลล์ประสาททไ่ี มนม่ เี ำยกอ่ื ไรมะอแีลสนิ ประสำทดว้ ย ควำมเรว็ ประมำณ 12 m/s

เซลล์ประสาททม่ี เี ยอื่ ไมอีลิน (myelin sheath) นำกระแส ประสำทดว้ ย ควำมเรว็ ประมำณ 120

เซลลป์ ระสาท จาแนกตามหน้าที่ ได้ 3 ชนดิ  sensory neuron เซลล์ประสาทรบั ความรสู้ กึ รบั กระแสประสาทจากหนว่ ยรบั ความรสู้ กึ ถ่ายทอด ไปยงั เซลลป์ ระสาทสัง่ การ อาจผ่านหรอื ไมผ่ า่ นเซลล์ sensory neuron ประสานงานกไ็ ด้ มีตัวเซลล์อยทู่ ป่ี มประสาทรากบน ของไขสนั หลงั Interneuron  association neuron, interneuron เซลล์ ประสาทประสานงาน ส่งตอ่ กระแสประสาทระหวา่ ง เซลลป์ ระสาทรบั ความรสู้ กึ กบั เซลลป์ ระสาทสัง่ การ อยู่ภายในสมองและไขสนั หลงั  motor neuron เซลลป์ ระสาทส่ังการ เปน็ ตวั นาคาสงั่ ในการตอบสนองจาก interneuron motor neuron ไปยงั หน่วยสงั่ การ ใหต้ อบสนอง เซลลป์ ระสาทสัง่ การ อยใู่ นไขสนั หลงั

เซลลป์ ระสาท แบง่ ตามรปู รา่ งได้ 3 ชนดิ  เซลลป์ ระสาทสองขวั้ (bipolar neuron)  เซลลป์ ระสาทขวั้ เดยี ว (unipolar neuron)  เซลล์ประสาทหลายขัว้ (multipolar neuron)

 เซลลป์ ระสาทขว้ั เดยี ว (unipolar neuron) • มเี สน้ ใยประสาทแยกออกมาจาก ตัวเซลลเ์ พยี ง 1 เสน้ ใยคือ axon • พบในเซลลป์ ระสาททห่ี ล่งั ฮอรโ์ มน • เซลลป์ ระสาทข้วั เดยี วเทยี ม pseudounipolar neuron มีเสน้ ใย ประสาทแยกออกจากตวั เซลลเ์ ส้น เดียวแล้วแตกออกเปน็ 2 เส้นใย • เป็น sensory neuron เช่น เซลล์ ในปมประสาทรากบนของไขสนั หลงั

 เซลลป์ ระสาทสองขว้ั (bipolar neuron) • มีเสน้ ใยประสาทแยกออกมาจากตวั เซลล์ 2 เส้นใย • พบในเซลลป์ ระสาทบรเิ วณเรตนิ า, เซลล์รับกลน่ิ , เซลลร์ ับเสยี ง

 เซลล์ประสาทหลายขัว้ (multipolar neuron) • มเี ดนไดรต์แยกออกจากตวั เซลลจ์ านวนมาก มแี อกซอน 1 เสน้ ใย • พบในเซลลป์ ระสาทส่วนใหญ่ เช่น เซลลป์ ระสาทประสานงาน และเซลลป์ ระสาทสั่งการ

• เซลล์ประสาทแตล่ ะเซลลม์ กี ารเช่ือมตอ่ กนั เพอ่ื ถ่ายทอด กระแสประสาท • ตาแหน่งทป่ี ลายแอกซอนของเซลลห์ นึง่ มาเช่อื มตอ่ กบั เดนไดรต์ ของอกี เซลล์เรียกว่า ไซแนปส์ synapse



เราสามารถศกึ ษาการทางานของเสน้ ประสาทในสตั ว์ ไม่มกี ระดกู สนั หลงั แล้วนาความรมู้ าประมวลเพือ่ ใหท้ ราบ เกยี่ วกับการ การทางานของระบบประสาทในมนุษย์ได้

Hodgkin & Huxley

•



การจัดเรยี งตวั ของฟอสโฟลพิ ดิ • หันสว่ นทไี่ มช่ อบนา้ (Hydrophobic) เขา้ หากนั • หนั สว่ นทชี่ อบนา้ (Hydrophilic)ออกจากกนั • มีสมบัตใิ หไ้ อออนผ่านเขา้ ออกได้ โดยโปรตนี ทแ่ี ทรก อยจู่ ะมชี อ่ งใหไ้ อออนผ่านเขา้ ออก



การสง่ กระแสประสาทภายในเซลล์ประสาท แบง่ เปน็ 5 ระยะดงั น้ี  Resting state  Threshold  Depolarization  Repolarization  Undershoot (Hyperpolarization)  all-or-none law การเกดิ action potential (กระแสประสาท) จะเกดิ เทา่ กนั ทกุ ครงั้ ไมว่ ่าจะกระตุ้น เท่ากบั หรอื สงู กวา่ ระดบั threshold ก็ตาม หาก กระตนุ้ ตา่ กว่านจี้ ะไมก่ อ่ ใหเ้ กดิ กระแสประสาท

สภาวะปกตทิ เ่ี ซลลป์ ระสาทยงั ไมถ่ ูกกระตนุ้ ภายนอกเซลลป์ ระสาทมี ประจรุ วมเปน็ บวก (+) คอื มี Na+สงู กวา่ ภายในเซลล์ ภายในเซลลป์ ระสาท มี ประจรุ วมเปน็ ลบ (-) คือ มี K+ สูงกว่าภายนอกเซลล์ แตม่ โี ปรตนี ทมี่ ปี ระจลุ บ มาก

• เซลลป์ ระสาทยงั ไมถ่ ูกกระตนุ้ • นอกเซลล์ : Na+ มาก , ในเซลล์ : K+ มาก • ศกั ย์เยื่อเซลลร์ ะยะพกั (ประมาณ -70 mV) • Na+ - K+ pump : 3Na+ : 2K+

คาถาม ?? K+ เขา้ มาสะสมในเซลล์มาก แลว้ ทาไมศกั ยไ์ ฟฟา้ เยอ่ื เซลล์ใน ระยะพกั จงึ เปน็ ลบ ? - ภายในเซลล์ มีโปรตีน และกรดนิวคลอี กิ (มีประจลุ บ) ซึ่งไม่ สามารถผา่ นออกไปนอกเซลลไ์ ด้ ทาให้ผลรวมประจเุ ปน็ ลบเม่ือ เทียบกบั ภายนอกเซลล์

• ส่งิ เรา้ ที่มากระตนุ้ มคี วามแรงถงึ ระดบั threshold เกดิ กระแสประสาท เคลอ่ื นไปในเซลลป์ ระสาท

• ประตู Na+ เปดิ ออก Na+ ไหล เขา้ มา ทาใหศ้ กั ยไ์ ฟฟา้ เยอ่ื เซลลเ์ ปน็ บวก (ประมาณ +50 mV)  Polarize = สภาพทท่ี าใหม้ ขี ว้ั  De = ลด  Re = หวนกลบั , คืนมา

• ประตู Na+ ปดิ แต่ประตู K+ จะเปดิ ออก จึงทาให้ K+ ไหล ออกนอกเซลล์ ทาใหศ้ กั ยไ์ ฟฟา้ มี ความเปน็ ลบมากขน้ึ (ประมาณ -60 mV)

ประตู K+ ปิดชา้ และ K+ ไอออนออกนอกเซลล์มาก จงึ ทาใหค้ วามเปน็ ลบตา่ กวา่ ปกติ

สรปุ การสง่ กระแสประสาทภายในเซลล์ เกดิ ขนึ้ ได้ 3 ระยะ ดงั น้ี 1. ระยะพกั (Resting stage) • เปน็ ระยะทเี่ ซลลป์ ระสาทยังไม่ถกู กระตุ้น • ค่าศกั ย์เยอื่ เซลลร์ ะยะพัก (resting membrane potential) มี ค่าประมาณ -70 mV •เกดิ กระบวนการ Na+- K+ pump อตั ราสว่ น 3Na+: 2K+

2. • มีสิง่ เรา้ มากระตนุ้ เซลลป์ ระสาทจนถงึ ระดบั ที่ตอบสนองได้ (threshold) • ชอ่ ง Na+ เปิด Na+ ไหลเขา้ มาภายในเซลล์ • ความตา่ งศกั ยท์ เ่ี ยอื่ เซลลเ์ ปลย่ี นจาก -70 เป็น +50 mV 3. ระยะรโี พลาไรเซชนั (Repolarization) • ชอ่ ง Na+ ปดิ แตช่ ่อง K+เปดิ K+ ไหลออกจากเซลล์ • ความตา่ งศกั ยท์ ่ีเยอื่ เซลลเ์ ปลี่ยนจาก +50 เป็น -70 mV 