- 1 -

การรบรและตอบสนองของสงมชวต (Perception and Response) ววฒนาการของระบบประสาท

ขอบคณ : ผศ.ดร.สมาน แกวไวยทธ โครงการทบทวนความรสมหาวทยาลยกบมามา ครงท 11

โรงเรยนนวมนทราชนทศ สตรวทยา ๒ เอกสารประกอบการเรยนการสอนวชาชววทยา 3 (ว 30243) เรอง การรบรและตอบสนองของสงมชวต ผสอน ครนาทพย เทยงตรง กลมสาระการเรยนรวทยาศาสตร

- 2 -

การรบรและตอบสนองของสตวมกระดกสนหลง (Vertebrate) มการพฒนาระบบประสาทมากขน เซลลประสารทเกอบทงหมดรวมอยทหว และพฒนาเปน “สมอง(Brain)” และบางสวนทอดยาวไปตามลาตว เรยกวา “ไขสนหลง (Spinal cord)” ดงนนพวก vertebrate จงใชสมองและไขสนหลงในการรบรและตอบสนองสงเราตางๆ

1. เซลลประสาท (Nerve cell or Neuron) ประกอบดวย 2 สวน คอ 1) ตวเซลล (Cell body) ทาหนาทเปนศนยกลางการทางาน มนวเคลยส 1 อน และนวโรพลาสซม

(neuroplasm) 2) ใยประสาท (Nerve fiber) ม 2 ชนด คอ

a) เดนไดรท (Dendrite) ทาหนาทนากระแสประสาทเขาสตวเซลล มการแตกแขนงคลายตนไม อาจมมากกวา 1 ใย

b) แอกซอน (Axon) ทาหนาทนากระแสประสาทออกจากตวเซลล แอกซอนเสนยาวๆ จะมเยอไมอลน (Myelin Sheath) ซงเปนสารพวกไขมนและเกดจาก

เซลลชวาน (Schwann Cell) หมอย รอยตอระหวางเซลลชวาน เรยกวา “โนดออฟแรนเวยร (Node of Ranvier)”

ใยประสาททมเยอไมอลนหม จะสงกระแสประสาทไดเรวถง 120 เมตรตอวนาท ในขณะทใยประสาท ซงไมมเยอไมอลนหม สงกระแสประสาทไดเรวเพยง 12 เมตรตอวนาท เทานน

โครงสรางของเซลลประสาทและชวานนเซลล

ใยประสาททยาวมกจะถกหมดวย เยอไมอลน (myelin sheath) ทมสารจาพวกลพดเปนองคประกอบ เมอตรวจดภาคตดขวางดวยกลองจลทรรศนอเลกตรอน พบวาเยอไมอลนตดตอกบ เซลลชวานน (Schwann cell) ซงเปนเซลลคาจนชนดหนง แสดงวาเยอไมอลนเปนสวนหนงของเยอหมเซลลชวานน สวนของแอกซอนตรงบรเวณรอยตอระหวางเซลลชวานนแตละเซลลเปนบรเวณทไมมเยอไมอลนหม เรยกวา โนดออฟแรนเวยร (node of Ranvier) ปลายประสาท (nerve ending หรอ presynaptic terminals) เปนบรเวณปลายสดของแอกซอนทจะเชอมกบเซลลอน ๆ (อาจเปนเซลลประสาทหรอเซลลอน ๆ กได) รอยตอระหวางแอกซอนกบเซลลอนๆ จะไมแนบสนท เรยกบรเวณนวา ไซแนปส (synapse) ชองวางระหวางเซลลเรยกวา Synaptic cleft

การเกดไซแนปส (synapse) เกดขนได 4 แบบ คอ 1) Axodentric synapse เปนไซแนปสทเกดขนระหวางแอกซอนกบเดนไดรต

- 3 -

2) Axosomatic synapse เปนไซแนปสทเกดขนระหวางแอกซอนกบตวเซลล 3) Axoaxonic synapse เปนไซแนปสทเกดขนระหวางแอกซอนกบแอกซอน 4) Dendrodendritic synapse เปนไซแนปสทเกดขนระหวางเดนไดรตกบเดนไดรต

1

Actionpotentialarrives

2

Vesicle fuses with plasma membrane

3

Neurotransmitteris released intosynaptic cleft

Axon ofsendingneuron

Vesicles

SENDINGNEURON

Synapticknob SYNAPSE

SYNAPTICCLEFT

RECEIVINGNEURON

Ion channels

Neurotransmittermolecules

4

Neuro-transmitterbinds to receptor

Receivingneuron

5 Ion channel opens

Receptor

Ions

Neurotransmitter

6 Ion channel closes

Neurotransmitter brokendown and released

แบงตามรปราง โดยใชจานวนใยประสาททยนออกจาก 1 ตวเซลล ได 3 ชนด 1) เซลลประสาทขวเดยว (unipolar neuron) เปนเซลลประสาททมใยประสาทแยกออกมาจากตวเซลลเพยง 1

เสนใย ไดแก เซลลรบความรสกทมตวเซลลอยในปมประสาทรากบนของไขสนหลง 2) เซลลประสาทสองขว (bipolar neuron) เปนเซลลประสาทบางชนดมใยประสาทออกมาจากตวเซลล 2 เสนใย

เชน เซลลประสาททบรเวณเรตนา เซลลรบกลนและเซลลรบเสยง 3) เซลลประสาทหลายขว (multipolar neuron) เปนเซลลประสาททมเดนไดรตแยกออกมาจากตวเซลล

มากมายและมแอกซอน 1 เสนใย เชน เซลลประสาทประสานงานและเซลลประสาทประสานงานและเซลลประสาทสงการ

เซลลประสาทมรปรางลกษณะแตกตางกนหลายแบบ จาแนกเปน 3 ประเภท คอ

1) เซลลประสาทรบความรสก (Sensory Neuron หรอ Afferent Neuron)

- 4 -

ทาหนาทรบความรสกจากอวยวะตางๆ แลวสงกระแสประสาทไปยงระบบประสาทสวนกลาง มทงเซลลประสาทขวเดยว และเซลลประสาทสองขว

2) เซลลประสาทสงการ (Motor Neuron หรอ Efferent Neuron) ทาหนาทนากระแสประสาทจากสมอง หรอไขสนหลงไปยงอวยวะตางๆ เปนเซลลประสาทหลายขว

3) เซลลประสาทประสานงาน (Association Neuron หรอ Interneuron) ทาหนาทนากระแสประสาทระหวางเซลลประสาทรบความรสกกบเซลลประสาทสงการ เปนเซลลประสาทหลายขว

2. การทางานของเซลลประสาท

การทางานของเซลลประสาทกคอการเกดกระแสประสาท (Nerve impulse) ซงม 3 ขนตอน คอ 1) ระยะพก (Resting potential) ในระยะพก ความเขมขนของ Na+ ภายนอกเซลลมากกวาภายใน

เซลล แตความเขมขนของ K+ ภายในเซลลมากกวาภายนอกเซลล และมคาความตางศกยไฟฟาระหวางภายในกบภายนอกเซลล เทากบ -70 mV

2) ระยะดโพลาไรเซชน (Depolarization) เมอมสงเรามากระตนเซลลประสาทในระดบทเซลลสามารถตอบสนองได (Threshold Potential) จะทาใหเกดการเปลยนแปลงของศกยเยอเซลล คอ ทาใหชองโซเดยมเปด Na+ จงพรเขาไปในเซลล ภายในเซลลจะเปนลบนอยลง และมความเปนบวกมากขน ความตางศกยทเยอเซลลจะเปลยนจาก -70 mV เปน +50 mV

3) ระยะรโพลาไรเซชน (Repolarization) หลงจากนนชองโซเดยมจะปด แตชองโพแทสเซยมจะเปด ทาให K+ พรออกนอกเซลล ทาใหเซลลสญเสยประจบวกและกลบกลายเปนประจลบ ความตางศกยทเยอเซลลจะเปลยนจาก +50 mV เปน -70 mV กลบสสภาพเดม(ระยะพก)

- 5 -

ความตางศกยเกดจากการอาศยพลงงานจาก ATP ในการทจะผลก Na+ ไปขางนอกและดง K+ เขามาในเซลล ในอตราสวน 3 Na+ : 2 K+ เรยกกระบวนการนวา Sodium – Potassium Pump

การเกด Sodium – Potassium Pump

การเกดกระแสประสาท (Nerve impulse)

3. การเคลอนทของกระแสประสาท การเปลยนแปลงความตางศกย เราเรยกวาการเกด Action Potential หรอ Nerve Impulse ในแอกซอนทไม

ม Myelin Sheath หมเกดAction Potential เคลอนทไปตามยาวของเสนใยประสาท แบบจดตอจดตอเนองกน (Core Conduction) สาหรบ Myelinated Axon เยอไมอลนจะทาหนาทเปนฉนวน ทาใหเกด Action Potential จะเกดเฉพาะบรเวณ Node of Ranvier ทาใหการเคลอนทของกระแสประสาทเรววา การเคลอนทของกระแสประสาทแบบนเราเรยกวา Saltatory Conduction โดยสรปไดดงน

- 6 -

ขอบคณ : ผศ.ดร.สมาน แกวไวยทธ โครงการทบทวนความรสมหาวทยาลยกบมามา ครงท 11

ปจจยทมผลตอความเรวของกระแสประสาท 1) เยอไมอลน ใยประสาททมเยอไมอลนเคลอนทไดเรวขน 10 เทา 2) ระยะหางระหวาง node of Ranvier ถามระยะหางมากความเรวกจะเพมขน 3) เสนผานศนยกลางของใยประสาท ถามากความเรวจะเพมขน เนองจากแรงตานทานลดลง 4) ไซแนปส ถาเกดไซแนปสหลายตาแหนงจะทาใหกระแสประสาทเคลอนทไดชาลง

4. โครงสรางและหนาทของระบบประสาท(Nervous system)

ขอบคณ : ผศ.ดร.สมาน แกวไวยทธ โครงการทบทวนความรสมหาวทยาลยกบมามา ครงท 11

4.1 ระบบประสาทสวนกลาง (Central Nervous Syrtem) 1) สมอง (Brain)

สมองบรรจอยในกะโหลกศรษะ ประกอบดวยเซลลประสาทมากกวารอยละ 90 ของเซลลประสาททงหมด โดยสวนใหญเปน เสนประสาทประสานงาน โดยสมองม 2 สวน คอ สมองสวนนอก (Grey Matter) มสเทา ซงมตวเซลลประสาทอยมากมาย และสวนเปลอกใน (White Matter) มสขาว ซงเปนใยประสาททมเยอไมอลนหม

สมองมเยอหม 3 ชน คอ dura mater เปนเยอหมสมองชนนอกสด

- 7 -

arachonid เปนเยอหมสมองชนกลาง ประกอบดวยเนอเยอเกยวพนบาง ๆ pia mater เปนเยอหมสมองชนในสด จะหมและยดตดกบผวสมองและแทรกเขาไปตาม

รองตางๆ ของสมองดวย ระหวางชน arachnoid กบ pia mater เกดชองวางเรยก subarachnoid space มหลอดเลอดและนาหลอเลยงสมองและไขสนหลงไหลเวยนอย

สมองแบงออกเปน 3 สวน คอ สมองสวนหนา สมองสวนกลาง และสมองสวนหลง แตละสวนควบคมการทางาน

แตกตางกน ดงน 1. สมองสวนหนา (Forebrain หรอ Prosencepalon) ประกอบดวย 1.1 เซรบรม (Cerebrum) เปนสวนทมขนาดใหญทสด ผวดานนอกมรอยหยกเปนรองมากมาย มหนาทเปน

ศนยควบคมการรบความรสก เชน การมองเหน การรบรส การไดยน การดมกลน การพด และการรบรภาษา

ศนยกลางการเรยนรดานความคด ความจา เชาวนปญญา การคดแกปญหา ศนยควบคมการเคลอนไหวของกลามเนอ โดยสมองซกขวาควบคมกลามเนอซกซายและสมองซกซาย

ควบคมกลามเนอซกขวา 1.2 ออลแฟกทอรบลบ (Olfactory Bulb) อยดานหนาสดของสมอง มหนาทเกยวกบการดมกลน สตวมกระดกสนหลงพวกปลา, สนข สมองสวนนเจรญด เพราะตองดมกลน เพอหาอาหารแตในคน

สมองสวนนไมเจรญ 1.3 ทาลามส (Thalamus) มลกษณะกลมร อยถดจากเซรบรมเหนอสมองสวนกลาง เปนศนยรวมกระแสประสาททผานเขามาแลวแยกกระแสประสาท ไปยงสมองสวนตางๆทเกยวของ บอกความรสกอยางหยาบๆ ได โดยเฉพาะความรสกเจบปวด แตบอกตาแหนงความเจบปวดไมได

1.4 ไฮโพทาลามส (Hypothalamus) อยใตสมองสวนทาลามส มหนาท สรางฮอรโมนประสาทเพอควบคมการสรางฮอรโมนของตอมใตสมอง เปนศนยควบคมอณหภมของรางกาย การนอนหลบ การเตนของหวใจ ความดนเลอด ความหว

ความอม ฯลฯ เปนศนยควบคมอารมณและความรสกตางๆ เชน โศกเศรา ดใจ ความรสกทางเพศ

- 8 -

2. สมองสวนกลาง (Midbrain หรอ Mesencephalon) อยถดจากสมองสวนหนา มหนาท ควบคมการเคลอนไหวของนยนตา และการปดเปดของมานตา ในสตวพวกปลา สตวครงบกครงนา และสตวเลอยคลาน มสมองสวนนขนาดใหญยนออกมาเรยกวา

“Optic Lobe” ทาหนาทเกยวกบการมองเหนและการไดยน 3. สมองสวนทาย (Hind Brain หรอ Rhombencephalon) อยทายสดตดตอกบไขสนหลง ประกอบดวย

3.1 เซรเบลลม (Cerebellum) อยหลงเซรบรม ผวดานนอกเปนคลนหยกนอยกวาเซรบรม มหนาท ควบคมการทรงตวของรางกาย เปนศนยประสานการเคลอนไหวใหเปนไปอยางราบรน และสละสลวย (สตวทเคลอนไหว 3 มต เชน

นก ปลา มสมองสวนนเจรญดมาก) 3.2 พอนส (Pons) อยดานหนาเซรเบลลมตดกบสมองสวนกลาง มหนาท ควบคมการทางานของอวยวะบรเวณศรษะ เชน การเคยวอาหาร การหลงนาลาย การหลบตา การ

ยกคว การยม การเคลอนไหวบรเวณใบหนา เปนตน ควบคมการหายใจ เปนทางผานของกระแสประสาทจากเซรบรมไปเซรเบลลม และเซรเบลลมไปไขสนหลง

3.3 เมดลลาออบลองกาตา (Medulla Oblongata) อยทายสดตดกบไขสนหลง มหนาท ควบคมการเตนของหวใจ การหายใจ และความดนเลอด เปนศนยควบคมการกลน การไอ การจาม การสะอก การอาเจยน เปนทางผานของกระแสประสาทระหวางสมองกบไขสนหลง

- 9 -

2) ไขสนหลง (Spinal cord)

ไขสนหลงอยภายในกระดกสนหลง ตงแตกระดกสนหลงขอแรกถงกระดกสนหลงบรเวณเอวขอท 2 สวนปลายของไขสนหลงจะเรยวเลกจนเหลอแตสวนทเปนเยอหมไขสนหลงเทานน ไขสนหลงประกอบดวยสองบรเวณ โดย White Matter จะอยดานนอก แต Grey Matter อยดานใน ตรงกลางมชองกลวงบรรจ Cerebrospinal Fluid

หนาทของไขสนหลง เปนทางผานของเสนใยประสาททง ascending และ descending tract โดยรบขอมลจากปลาย

ประสาทรบความรสกสงขนไปตามวถประสาทนาความรสก (sensory pathway) ไปส cerebrum และจะนาคาสงจาก cerebrum ลงมาควบคมการทางานของกลามเนอ

เปนศนยกลางการเกด reflex

- 10 -

4.2 ระบบประสาทรอบนอก (Peripheral Nervous System) ประกอบดวย เสนประสาทสมอง และ เสนประสาทไขสนหลง 1) เสนประสาทสมอง (Canial nerve) มทงหมด 12 ค บางเสนทาหนาทเปน Sensory Nerve

(1,2,8) หรอ Motor Nerve (3,4,6,11,12) หรอ Mixed Nerve (5,7,9,10)

reflex เปนการตอบสนองตอสงเราทนททนใด ซงเกดขนโดยอตโนมตกอนทสมองจะรบรสกไดเชนการยกเทาขนทนททไดเหยยบลงบนของมคม reflex ทเกดขนหากมผลตอกลามเนอลายเรยกวา somatic reflex และถามผลตอกลามเนอเรยบ กลามเนอหวใจและตอมเรยกวา visceral reflex สาหรบ spinal reflex เปนการตอบสนองตอสงเราทตองอาศยการทางานของ neuron ทอยในไขสนหลงเปนตวควบคมอยางเดยว มการทางานเปนวงจรเรยก reflex arc

- 11 -

2) เสนประสาทไขสนหลง (Spinal nerve) มทงหมด 31 ค เปน Mixed Nerve ทงหมด - เสนประสาทไขสนหลงระดบคอ (Cervical nerves) ม 8 ค เขยนยอวา C1 - C8 - เสนประสาทไขสนหลงระดบอก (Thoracic nerves) ม 12 ค เขยนยอวา T1 - T12 - เสนประสาทไขสนหลงระดบเอว (Lumbar nerves) ม 5 ค เขยนยอวา L1 - L5 - เสนประสาทไขสนหลงระดบ sacrum (Sacral nerves) ม 5 ค เขยนยอวา S1 - S5 - เสนประสาทไขสนหลงระดบกนกบ (Coccygeal nerves) ม 1 ค เขยนยอวา Co1

- 12 -

4.3 การทางานของระบบประสาท