เซลล์ประสาทและการทำงาน

เรอง เซลลประสาทและการท างานของเซลลประสาท รายวชาชววทยาเพมเตม 2

ภาคเรยนท 1 ปการศกษา 2559

คณครฐตารย ส าเภา โรงเรยนทามะกาวทยาคม

ส านกงานเขตพนทการศกษามธยมศกษาเขต 8 (กาญจนบร-ราชบร)

เนอเยอประสาท

เซลลประสาท

การท างานของเซลลประสาท

สารเคมทมผลตอการสงกระแสประสาท

เนอหา

เซลลประสาท (Neuron / Nerve cell): ท าหนาทสงสญญาณ ตวเซลล (Cell Body / Soma) ใยประสาท (Nerve Fiber)

เซลลค าจน (Neuroglia) / Supporting cell)

เนอเยอประสาท

พบท gray matter ของ brain + spinal cord

โครงสราง

Nucleus: เกบขอมลทางพนธกรรมทเกยวกบการสงกระแสประสาทและสารสอประสาท

Mitochondria: พลงงานทใชในการสงกระแสประสาท

Neurofilament: ม intermediate filament เปนโครงสรางค าจนเซลล

Nissl body: RER รวมตวกนเปนกลม มองเหนเปนเมดเลกๆ / สรางสารสอประสาท

หนาท: แหลงพลงงาน + สงเคราะหสารสอประสาท

ตวเซลล (CELL BODY / SOMA)

เดนไดรต (dendrite): (dendron, กรก = ตนไม) : รบสญญาณประสาท

แอกซอน (axon): สงกระแสประสาทออกจากตวเซลล

ใยประสาท (NERVE FIBER)


ขนาดสน จ านวนมาก แตกแขนง

Mitochondria + neurofilament + microtubule + Nissl body

ไมมเยอไมอลนหม (myelin sheath)

Spine : ปลายของ dendrite ทใชตอกบ synapse

หนาท : น ากระแสประสาทเขาส cell body

เดนไดรต (DENDRITE)


ขนาดยาว /1 เสน/ แตกแขนงเฉพาะสวนปลาย

Axon hillock: โคนของ axon ทตอกบ cell body

Mitochondria+neurofilament +microtubule

มเยอไมอลนหม

Node of Ranvier: รอยตอระหวาง myelin sheath

ปลายสดตอกบ synapse/ มถงสารสอประสาท

หนาท: น ากระแสประสาทออกจาก cell body

แอกซอน (AXON)

แบงตามรปราง

เซลลประสาทขวเดยว

เซลลประสาทสองขว

เซลลประสาทหลายขว

แบงตามหนาทการท างาน

เซลลประสาทรบความรสก

เซลลประสาทประสานงาน

เซลลประสาทสงการ

ชนดของเซลลประสาท

มสวนทยนออกจากตวเซลลเพยง 1 เสนแลวแตกเปนแขนงกลาง (Central Branch) ท าหนาทเปน Axon และแขนงปลาย (Peripheral Branch) ท าหนาทเปน Dendrite

เปนเซลลประสาทรบความรสก (Sensory Neuron)

พบทปมประสาทดานหลงของไขสนหลง (Dorsal Root Ganglion) ปมประสาทของประสาทสมองคท 5

เซลลประสาทขวเดยว (UNIPOLAR NEURON)

มสวนทยนแยกออกจากตวเซลล 2 ขาง

1 dendrite และ 1 Axon

เซลลประสาทรบความรสก (Sensory Neuron)

พบท ตา (เรตนา ) จมก (เซลลรบกลน) เซลลหชนใน

เซลลประสาทสองขว (BIPOLAR NEURON)

มมากทสด เปนเซลลประสาทสวนใหญของรางกาย

ม Dendrite แยกออกจากตวเซลลหลายอน แตม Axon เพยง 1 อน

พบในสมองและไขสนหลง

เซลลประสาทหลายขว (MULTIPOLAR NEURON)

รบกระแสประสาทจาก receptor สงตอใหระบบประสาทสวนกลาง

ปลาย dendrite อาจเปลยนเปนหนวยรบความรโดยตรงหรอรบกระแสความรสกจาก receptor

อาจเปนเซลลประสาทขวเดยว เชนทปมประสาทรากบนของไขสนหลง (Dorsal root ganglion)

เซลลประสาทสองขวเชน เซลลประสาทรบกลน และเซลลประสาททเรตนา

เซลลประสาทรบความรสก (SENSORY NEURON)

รบกระแสประสาทจากเซลลหนงไปยงอกเซลลหนง (เชอมระหวางเซลลประสาทรบความรสกกบเซลลประสาทสงการ)

พบเฉพาะในระบบประสาทสวนกลาง

เปนเซลลประสาทหลายขว

เซลลประสาทประสานงาน (ASSOCIATION NEURON)

น ากระแสประสาทออกจากระบบประสาทสวนกลางไปยงหนวยปฏบตงาน (effector) (กลามเนอ/ตอม)

เปนเซลลประสาทหลายขว

เซลลประสาทสงการ (MOTOR NEURON)

ท าหนาทค าจนเซลลประสาทใหอาหารและสนบสนนใหเซลลประสาทท าหนาทใหมประสทธภาพสงสด

ไมมบทบาทในการสงสญญาณประสาท

Astrocyte: มมากทสด ขนาดใหญ รปรางคลายดาว หนาทควบคมการซมผานเขาออกของสารเคม ระหวางหลอดเลอดฝอยกบเนอเยอประสาท

Oligodendroglia: เซลลขนาดเลก พบในสมองสวนทเปนเนอขาว อยใกลเซลลประสาท ท าหนาทสรางเยอไมอลน ในระบบประสาทสวนกลาง

Microcyte/ Microglia: ขนาดเลกทสด พบทงในสมองสเทาและสขาว ท าหนาทดกจบเชอโรคของระบบประสาทสวนกลาง หรอก าจดของเสย เศษเนอเยอและเซลลประสาททตายแลว

Ependymal cell: เซลลทคาดทผนงชองวางในสมอง มขนเซลล และ Microvili ท าหนาทชวยในการสรางและควบคมการไหลและการตรวจสอบน าหลอสมองและไขสนหลง

เซลลค าจน (NEUROGLIA)

เซลลค าจน (NEUROGLIA)

สงเราหนวยรบความรสกกระแสประสาทการสงกระแสประสาท

การสงกระแสประสาท

การสงกระแสประสาทภายในเซลล : action potential

การสงกระแสประสาทระหวางเซลล : synapse

การท างานของเซลลประสาท

การสงกระแสประสาทภายในเซลล

ท าการทดลอง โดยน าไมโครอเลกโทรด (microelectrode) ลกษณะเปนหลอดแกวทดงใหยาว ปลายเรยวเปนทอเลกๆ ตอกบมาตรความตางศกย (voltmeter) จากนนเสยบปลายไมโครอเลกโทรดเขาไปในแอกซอนของหมก และใหปลายอกขางหนงอยดานนอก

A.L. HODGKIN และ A.F. HUXLEY

เยอหมเซลล

หนสวนทไมชอบน า (Hydrophobic) เขาหากน

หนสวนทชอบน า (Hydrophilic) ออกจากกน

มสมบตใหไอออนผานเขาออกได โดยโปรตนทแทรกอยจะมชองใหไอออนผานเขาออก

การจดเรยงตวของฟอสโฟลพด

ภายนอกเซลลประสาทมประจรวมเปนบวก (+) คอ ม Na+ สงกวาภายในเซลล

สภาวะปกตทเซลลประสาทยงไมถกกระตน

ภายในเซลลประสาท มประจรวมเปนลบ (-) คอ ม K+ สงกวาภายนอกเซลล แตมโปรตนทมประจลบมากกวา

แบงเปน 5 ระยะดงน

1. Resting state

2. Threshold

3. Depolarization

4. Repolarization

5. Undershoot (Hyperpolarization)

all-or-none law : การเกด action potential (กระแสประสาท) จะเกดเทากนทกครงไมวาจะกระตน เทากบหรอสงกวาระดบ threshold (ระดบทตอบสนอง) กตาม หากกระตนต ากวานจะไมกอใหเกดกระแสประสาท



K+ เขามาสะสมในเซลลมาก แลวท าไมศกยไฟฟาเยอเซลลในระยะพกจงเปนลบ ?

ค าถาม

ภายในเซลล มโปรตนและกรดนวคลอก (มประจลบ) ซงไมสามารถผานออกไปนอกเซลลได ท าใหผลรวมประจเปนลบเมอเทยบกบภายนอกเซลล

ประต Na+ เปดบางสวนNa+ ไหลเขาเซลล

Membrane potential เปนลบนอยลงเรอยๆ และเปนบวกจนถงระดบ threshold potential

ะ

ระยะท 5 undershoot (hyperpolarization) ประต K+ ปดชากวา

ประต Na+ K+ ไหลออกนอกเซลลมากเกนไป

Membrane potential เปนลบมากกวาปกต Na+ มากดานในเซลล / K+ มากดานนอกเซลล Refractory peroid = ไมสามารถกระตนซ าได เซลลปรบสมดลโดยผลก Na+ ออกนอกเซลล และดง K+ กลบเขาเซลล

ดวยกระบวนการ Na+ - K+ pump โดยอาศย active transport


การสงกระแสประสาทภายในเซลล เกดขนได 3 ระยะ ดงน 1. ระยะพก (Resting stage)

เปนระยะทเซลลประสาทยงไมถกกระตน คาศกยเยอเซลลระยะพก (resting membrane potential) ม

คาประมาณ -70 mV เกดกระบวนการ Na+ - K+ pump อตราสวน 3Na+ : 2K+

2. ระยะดโพลาไรเซชน (Depolarization) มสงเรามากระตนเซลลประสาทจนถงระดบทตอบสนองได (threshold) ชอง Na+ เปด Na+ ไหลเขามาภายในเซลล ความตางศกยทเยอเซลลเปลยนจาก -70 mV เปน +50 mV

3. ระยะรโพลาไรเซชน (Repolarization) ชอง Na+ ปด แตชอง K+ เปด K+ ไหลออกจากเซลล ความตางศกยทเยอเซลลเปลยนจาก +50 mV เปน -70 mV

สรป

เมอเกดกระแสประสาท ศกยไฟฟาเยอหมเซลลจะเปลยนแปลง ดงน -70 mV +50 mV -70 mV

1. เซลลประสาททแอกซอนไมมเยอไมอลนหม (Unmyelinated axon)

การสงกระแสประสาทแบบตอเนอง (continuous conduction)


2. เซลลประสาททแอกซอนมเยอไมอลนหม (myelinated axon)

การสงกระแสประสาทแบบกระโดด (Saltatory conduction)


การสงกระแสประสาทระหวางเซลล (SYNAPSE)

การถายทอดกระแสประสาทจากเซลลประสาทหนงไปยงเซลลประสาทอกเซลลหนง

จากปลายสดของ Axon เรยกวา เซลลสง (presynaptic) ไปยง Dendrite ทเปนเซลลเปาหมายของเซลลประสาทอกเซลลหนง เรยกวา เซลลรบ (postsynaptic)

การถายทอดกระแสประสาทจากเซลลประสาทกบหนวยปฏบตงาน

SYNAPSE

1. ขยายสญญาณ โดยมการรวมกนหรอกระจายกระแสประสาทเพอใหค าสงนนแผกระจายในวงกวาง

2. เปนศนยประสานงานของค าสงตางๆ เปนบรเวณทมการควบคมใหมการสง ยบยง หรอเปลยนแปลงลกษณะของกระแสประสาท

3. ท าใหกระแสประสาทเดนทางเปนทศทางเดยวเทานน

หนาทของ SYNAPSE

ไซแนปสไฟฟา (Electrical Synapse)

ไซแนปสเคม (Chemical Synapse)

ชนดของ SYNAPSE

เปนบรเวณทชองไซแนปสมขนาดเลกมาก กระแสประสาทผานขามไปไดโดยตรง

บรเวณ Presynaptic Membrane และ Postsynaptic Membrane เชอมตอกนดวย Gap Junction

ถายทอดสญญาณไดเรวมาก ไมจ าเปนตองอาศยสารสอประสาท

พบใน Nerve net ของไฮดรา สวนปลายของกลามเนอเรยบ กลามเนอหวใจ ทางเดนอาหาร

ไซแนปสไฟฟา (ELECTRICAL SYNAPSE)

พบสวนใหญในรางกาย

Presynaptic neuron ไมไดเชอมกบ postsynaptic neuron แตเชอมกนดวย synaptic cleft (ชองกวาง)

ใชการแพรของสารเคม (neurotransmitter) = เกดชา

เกดไดทศทางเดยว : presynaptic neuron postsynaptic neuron

ไซแนปสเคม (CHEMICAL SYNAPSE)

1. กระแสประสาทเคลอนมาทบรเวณ synaptic terminal แบบทศทางเดยว

2. action potential กระตนการเปดประต Ca2+ ไหลเขาส Presynaptic neuron

3. Ca2+ กระตนถงบรรจสารสอประสาทใหเกด exocytosis

4. สารสอประสาทแพรเขาส synaptic cleft จบกบ ligand-gated Na+ channel

5. ประต Na+ เปด = Na+ ไหลเขาส postsynaptic neuron depolarization สงกระแสประสาทตอ

6. สารสอประสาทถกท าลาย หยดการสงสญญาณ :

acetylcholine acetate + choline

กลไกไซแนปสเคม (CHEMICAL SYNAPSE)

Acetylcholinesterase



1. เยอไมอลน (myelin sheath)

มเยอไมอลนหม กระแสประสาทจะเคลอนทไดเรวขน 10 เทา

2. ระยะหางของโนดออฟ เรนเวยร (node of Ranvier)

หางกนมากกระแสประสาทจะเคลอนทไดเรว

3. ขนาดเสนผานศนยกลางของใยประสาท

เสนผานศนยกลางของใยประสาทเพมขนกระแสประสาทจะเคลอนทไดเรว เพราะความตานทานลดลง

4. จ านวนไซแนปส: จ านวนไซแนปสมากกระแสประสาทจะสงไดชา

5. ความแรงของการกระตน: ตองกระตนใหถงระดบ threshold จงกระแสประสาท ไมมผลตอความเรวของกระแสประสาท

ปจจยทมผลตอความเรวของกระแสประสาท

Acetyl Choline (Ach) :

สรางจาก Nerve Muscle Junction + เซลลประสาทสมอง

ถกยบยงโดยเอนไซม Cholinesterase

กระตนการท างานของกลามเนอโครงราง (กลามเนอลาย)

ยบยงการท างานของกลามเนอหวใจ

กระตน/ยบยงกลามเนอเรยบและตอมตางๆ

เสนประสาททม Ach เปนสารสอประสาทเรยกวา เสนประสาท Cholinergic

สารสอประสาท

สารสอประสาท : สารเคมทมหนาทน า ขยาย และควบคมสญญาณไฟฟา จากเซลลประสาทเซลลหนงไปยงอกเซลลหนง

สรางจาก เซลลประสาทกอนไซแนปส (Presynaptic neuron)

สารสอประสาท

Norepinephrine (NE) :

สรางจาก Autonomic System บางสวนของสมองและไขสนหลง

ยบยงโดย เอนไซม Monoamine Oxidase

เสนประสาททม NE เปนสารสอประสาท เรยกวา เสนประสาท Adrenergic

Dopamine :

พบในสมองสวน Basal Ganglia

เกดความผดปกต = โรคพารกนสน

1. สงผลใหมกระแสประสาทมากเกนไป : เกดอาการตนตว ไวตอการกระตน

ยาบา (Amphetamine) : แทนทสารสอประสาทใน Neurotransmitter Vesicle ท าใหหลงสารสอประสาทมากผดปกต

คาเฟอน (Caffeine) : กระตน Axon ใหปลอยสารสอประสาทมาก เกดอาการตนตว หวใจเตนเรว

โคเคน (Cocaine) : ยบยงการดดกลบของสารสอประสาท ท าใหสารสอประสาทคางอยใน Synaptic Cleft มาก เกดการสอประสาทมาก

ยาฆาแมลงกลม Organophosphate และ Carbamate : ท าลาย Acetyl cholinesterase

พษจากปลาปกเปา (Tetadotoxin) : ยบยงชอง Na+ สงกระแสประสาทไมได รสกชา


2. สงผลใหไมมการสงกระแสประสาท : กลามเนอออนแรง อาจรนแรงถงขนเสยชวต

ยาระงบประสาท : ปลอยสารสอประสาทไปยงสมอง นอย เกดอาการสงบ ไมวตกกงวล

สารพษจากแบคทเรย : เชน เชอรา Clostridium botulinum ยบยงการหลง Acetylcholine ท าใหกลามเนอออนแรง หนงตาตก อาจเปนอมพาต

พษง : งเหา งจงอาง มสาร Neurotoxin เปนพษตอระบบประสาท ท าลาย Receptor เกดอาการออนแรง


Education

เซลล์ประสาทและการทำงาน