องค์ความรู้ที่26

7.ระบบประสาท

การเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมที่ทำให้สิ่งมีชีวิตได้รับผลกระทบนั้นเรียกว่า สิ่งเร้าหรือตัวกระตุ้น (Stimulus) การรับรู้ต่อสิ่งเร้าหรือสิ่งกระตุ้นเรียกว่า การตอบสนอง (Response) การตอบสนองต่อสิ่งเร้าพบได้ในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด แต่ความสามารถในการตอบสนอง (Irritability) ของสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดแตกต่างกันออกไปตามลักษณะโครงสร้างของร่างกายและวิธีการดำรงชีวิตของสิ่งมีชีวิตนั้น ๆ ในสิ่งมีชีวิตชั้นต่ำ จะมีกลไกการตอบสนองต่อสิ่งเร้าเป็นแบบง่าย ๆ ไม่ซับซ้อน เพราะยังไม่มีระบบประสาท แต่ในสิ่งมีชีวิตชั้นสูงขึ้นไปจะมีความสามารถในกาตอบสนองต่อสิ่งเร้าด้วยกลไกที่ซับซ้อนขึ้น เพราะมีการพัฒนาของระบบประสาท (Nervous System) และระบบต่อมไร้ท่อ (Endocrine gland) มาทำงานร่วมกันเป็นระบบประสานงาน (Co-ordinating System) คอยควบคุมให้การทำงานของอวัยวะภายในและส่วนต่าง ๆ ของร่างกายให้ทำงานได้ตามปรกติ

การรับรู้และการตอบสนองต่อสิ่งเร้าของโพรโทซัวและสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด

โพรโทซัวซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตชั้นต่ำแม้ว่ายังไม่มีระบบประสาทแต่ก็สามารถตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่มากระตุ้นได้ เช่น พารามีเซียมสามารถตอบสนองต่อแสงสว่าง อุณหภูมิ สารเคมีรวมทั้งวัตถุที่มาสัมผัสได้โดยการเคลื่อนที่เข้าหาหรือหนีจากสิ่งเร้านั้นได้ ทั้งนี้เพราะมีโครงสร้างที่ทำหน้าที่คล้ายกับระบบประสาทของสัตว์ที่เรียกว่า เส้นใยประสานงาน (Co-ordinating Fiber หรือ Neuromotor Fiber) โครงสร้างนี้มีลักษณะเป็นเส้นใยเล็ก ๆ สานกันเป็นร่างแหอยู่ใต้เยื่อหุ้มเซลล์ ร่างแหเหล่านี้จะทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนไหวของซิเลียให้ปะสานกันอย่างมีระเบียบในขณะเคลื่อนที่

การตอบสนองต่อสิ่งเร้าของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังบางชนิด

สัตว์หลายชนิดในกลุ่มไนดาเรีย ได้แก่ พวกไฮดรา แมงกะพรุน จัดเป็นสัตว์พวกแรกที่มีระบบประสาท โดยมีเซลล์ประสาทที่มีส่วนของไซโทพลาซึมของแต่ละเซลล์มีแขนงหลายแขนงยื่นออกไปประสานกันทั้งร่างกายเรียกว่า ร่างแหประสาท (Nerve nets) ถ้ามีสิ่งเร้ามากระตุ้นที่ส่วนใดส่วนหนึ่งของลำตัวจะทำให้มีกระแสประสาทเกิดขึ้นและส่งไปตามร่างแหประสาทได้ทั่วลำตัว หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือสามารถนำความรู้สึกไปได้ทุกทิศทาง ลักษณะเช่นนี้จะนำกระแสประสาทได้ช้าและมีทิศทางไม่แน่นอน

ในพวกหนอตัวแบน (Phylum Platy helminthes) เช่น พลานาเรีย เริ่มมีการรวมตัวกันของเซลล์ประสาทเป็นกลุ่มที่เรียกว่า ปมประสาท (Ganglion)

ในพวกหนอตัวกลม (Phylum Nematode) มีระบบประสาทที่พัฒนามากขึ้นกว่าหนอนตัวแบน หนอนตัวกลมมีวงแหวนประสานรอบคอหอย และมีเส้นประสาทแยกไปทางท้ายตัว 6 เส้น คือ เส้นประสาทด้านหลัง (Dorsal Nerve Cord) 1 เส้น เส้นประสาทด้านท้อง (Ventral Nerve Cord) 1 เส้น ที่เหลืออีก 4 เส้นอยู่ทางด้านข้าง

ในพวกไส้เดือนดิน (Phylum Annelid) ระบบประสาทพัฒนามากขึ้นกว่าหนอนตัวกลม ไส้เดือนดินมีปมประสาทอยู่ที่ด้านหลังตรงรอยต่ออุ้งปากกับคอหอยประมาณปล้องที่ 3 เส้นประสาทสมองจะปกคลุมอยู่สองข้างของคอหอย

ระบบประสาทของแมลง ประกอบด้วยปมประสาทที่บริเวณหัว และมีเส้นประสาทขนาดใหญ่อยู่ทางด้านท้องยาวตลอดลำตัว 1 คู่ สมองของแมลงอยู่เหนือหลอดอาหาร แบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

1) Protocerebrum เป็นสมองส่วนแรก ทำหน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับการทำงานของตาประกอบและตาเดี่ยว

2) Deutocerebrum เป็นส่วนของสมองที่อยู่ต่อจากส่วนแรก ทำหน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับการทำงานของหนวด

3) Tritocerebrum เป็นสมองส่วนสุดท้ายที่ทำหน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับการทำงานของทางเดินอาหาร

สำหรับเส้นประสาทด้านท้องของแมลงนั้น แต่ละปล้องจะมีปมประสาทอยู่ 1 ปม และจากปมประสาทในแต่ละปล้องจะมีใยประสาทเล็ก ๆ (Nerve Fiber) ส่งไปควบคุมการทำงานของอวัยวะต่าง ๆ ของแมลง เช่น กล้ามเนื้อที่ท้อง และการทำงานของรยางค์ที่ส่วนท้อง

การรับรู้และการตอบสนองต่อสิ่งเร้าของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

สำหรับคนและสัตว์มีกระดูกสันหลังมีสมอง (Brain) และไขสันหลัง (Spinal Cord) เป็นโครงสร้างที่สำคัญของระบบประสาท โครงสร้างดังกล่าวนี้มีหน่วยย่อยที่สำคัญคือเซลล์ประสาท (Nerve Cord หรือ Neuron) สิ่งมีชีวิตที่มีปมประสาทและเซลล์ประสาทจำนวนมากถือว่าเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีระบบประสาทพัฒนาไปมาก

 

ภาพ 7.1 แสดงตำแหน่งของสมอง ไขสันหลัง และเส้นประสาทของคน

7.1 เซลล์ประสาท

เซลล์ประสาท (Neuron หรือ Nerve Cell) ในระบบประสาทของคนประกอบด้วยเซลล์ประสาทประมาณ 10,000 ล้านถึง 100,000 ล้านเซลล์ โดยเซลล์ประสาทส่วนใหญ่จะอยู่ในสมอง จากการศึกษาพบว่าในช่วงที่อยู่ในครรภ์ เซลล์ประสาจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วมาก คือ ประมาณ 250,000 เซลล์ต่อนาที เซลล์ประสาทของคนมีขนาดและรูปร่างแตกต่างกันออกไป ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับหน้าที่และตำแหน่งที่อยู่ของเซลล์ประสาทนั้น

1) ส่วนประกอบของเซลล์ประสาท

ส่วนประกอบของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์จะประกอบด้วยส่วนสำคัญ 2 ส่วน คือ

1. ตัวเซลล์ (Cell Body หรือ Perikatyon) มีรูปร่างแตกต่างตามชนิดของเซลล์ประสาท ภายในมีนิวเคลียสและไซโทพลาซึมหรือนิวโรพลาซึม ซึ่งมีออร์แกแนลล์ชนิดต่าง ๆ เช่นเดียวกับเซลล์ทั่วไป ภายในไซโทพลาซึมของเซลล์ประสาทมีออร์กอแนลล์ที่สำคัญ คือ

1) นิสส์ บอดี (Nissl Body) เป็นออร์แกแนลล์ที่พบได้ในตัวเซลล์ประสาทที่เดนไดรต์ แต่จะไม่พบในแอกซอน ทำหน้าที่เกี่ยวกับการสังเคราะห์โปรตีนสำหรับนำไปสร้างเป็นเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการนำกระแสประสาท

2) ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) ออร์แกแนลล์นี้พบได้ทั้งในตัวเซลล์ เดนไดรต์และแอกซอน พบมากบริเวณปลายประสาทโดยเฉพาะปลายประสาทนำคำสั่งไมโทคอนเดรียทำหน้าที่สร้างพลังงานให้แก่เซลล์

3) กอลจิ บอดี (Golgi Body) มีลักษณะเป็นเส้นบาง ๆ เรียงขนานกันเป็นชั้น ๆ มีหนาที่เก็บสารโปรตีนที่นิสส์ บอดี สร้างขึ้นและเปลี่ยนแปลงโปรตีนบางส่วนเป็นไลโซโซม

 

ภาพ 7.2 แสดงลักษณะของเซลล์ประสาท

2. ใยประสาท (Nerve Fiber) เป็นส่วนที่แยกออกมาจากตัวเซลล์ มีลักษณะเป็นแขนงเล็ก ๆ จำนวนแขนงและความยาวของแขนงแตกต่างกันไปตามหน้าที่และตำแหน่งที่อยู่ ใยประสาทจำแนกออกเป็น 2 ประเภท คือ

1) เดนไดรต์ (Dendrite) เป็นส่วนของเซลล์ที่ยื่นออกไปเป็นแขนงสั้น ๆ แล้วแตกกิ่งก้านออกไปมากมาย เดนไดรต์ทำหน้าที่รับกระแสประสาทจากหน่วยรับความรู้สึก (Receptor) และรับกระแสประสาทจากเซลล์ประสาทเซลล์อื่นเข้าสู่ตัวเซลล์

2) แอกซอน (Axon) เป็นส่วนของไซโทพลาซึมของเซลล์ประสาทที่ยื่นออกจากตัวเซลล์ ส่วนปลายของแอกซอนจะแตกเป็นแขนงเรียกว่า Telodendron สำหรับใยประสาทที่มีความยาวมาก ๆ ทั้งเดนไดรต์และแอกซอนจะมีปลอก (Sheath) หุ้ม ดังนั้นถ้าพิจารณาลักษณะเซลล์ประสาทจากการมีหรือไม่มีปลอกหุ้มจะสามารถแบ่งชนิดของเซลล์ประสาทออกเป็น 2 พวก คือ

- ใยประสาทชนิดที่มีเยื่อไมอีลินหุ้ม (Myelinated Nerve Fiber) เยื่อไมอีลินเกิดจากเซลล์ชวานน์ (Schwann Cell) ลักษณะของใยประสาทที่มีเยื่อไมอิลินหุ้มจะพบมีรอยคอดเป็นระยะ ตรงรอยคอดไม่มีเยื่อไมอิลินหุ้มเรียกว่า โนด ออฟ แรนเวียร์ (Node of Ranyier) ใยประสาทที่มีเยื่อไมอีลินหุ้มจะนำกระแสประสาทได้เร็วกว่า มาก คือ สามารถส่งกระแสประสาทได้ในอัตราเร็วถึง 120 เมตร/วินาที ในขณะที่ใยประสาทที่ไม่มีเยื่อไมอีลินหุ้มจะส่งกระแสประสาทได้ในอัตราเร็วเพียง 12 เมตร/วินาที เท่านั้น

- ใยประสามที่ไม่มีเยื่อไมอีลินหุ้ม (Monopolar Neuron) เป็นใยประสาทที่มีเซลล์ชวานน์หุ้มเพียงรอบเดียว ไม่มีการม้วนตัวหลาย ๆ รอย จึงไม่เกิดเป็นเยื่อไมอีลินหุ้มแอกซอนเหมือนแบบแรก เรียกใยประสาทที่มีลักษณะดังกล่าวว่าใยประสาทที่ไม่มีเยื่อไมอีลินหุ้ม

2) ชนิดของเซลล์ประสาท

1. จำแนกตามรูปร่าง สามารถแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ

1) เซลล์ประสาทชั้นเดียว (Monopolar Neuron หรือ Unipolar Neuron) หมายถึง เซลล์ประสาทที่มีใยประสาทออกจากตัวเซลล์เพียงแขนงเดียว แล้วแตกเป็นแขนงย่อยอีก 2 แขนง คือเดนไดรต์กับแอกซอน เซลล์ประสาทชนิดนี้ส่วนใหญ่จะเป็นเซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่มีตัวเซลล์อยู่ในปมประสาท เช่น ที่ปมประสาทรากบนของไขสันหลัง (Dorsal Root Ganglion)

2) เซลล์ประสาทสองขั้ว หมายถึง เซลล์ประสาทที่มีแขนแตกออกจากตัวเซลล์ 2 แขนง โดยแขนงหนึ่งทำหน้าที่เป็นเดนไดรต์ ส่วนอีกแขนงหนึ่งทำหน้าที่เป็นแอกซอน ทั้งเดนไดรต์และแอกซอนจะมีความยาวใกล้เคียงกัน เซลล์ประสาทประเภทนี้ส่วนใหญ่ทำหน้าที่รับความรู้สึก เช่น เซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่พบที่เรตินาของนัยน์ตา เซลล์ประสาทรับกลิ่นที่จมูก และเซลล์ประสาทที่รับความรู้สึกเกี่ยวกับความสั่นสะเทือนภายในหู เป็นต้น

3) เซลล์ประสาทหลายชั้น (Multipolar Neuron) เป็นเซลล์ประสาทที่มีแขนงยื่นออกจากตัวเซลล์หลายแขนงโดยมีเดนไดรต์หลาย ๆ แขนง แต่มีแอกซอนเพียงแขนงเดียว เซลล์ประสาทชนิดนี้จะมีเดนไดรต์สั้น แอกซอนยาว ในเซลล์ประสาทของคนจะพบเซลล์ประสาทนี้มากที่สุด เซลล์ประสาทหลายขั้วทำหน้าที่เป็นเซลล์ประสาทประสานงานและเซลล์ประสาทนำคำสั่ง พบมากที่สมองและไขสันหลัง

2. จำแนกหน้าที่การทำงาน สามารถจำแนกออกได้เป็น 3 ชนิด คือ

1) เซลล์ประสาทรับความรู้สึก (Sensory Neuron หรือ Afferent Neuron) เป็นเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่รับความรู้สึกจากส่วนต่าง ๆ ของร่างกายแล้วนำกระแสประสาทไปยังระบบประสาทส่วนกลาง เซลล์ประสาทรับความรู้สึกอาจเป็นเซลล์ประสาทขั้วเดียว เช่น ที่พบในปมรากบนของไขสันหลัง หรืออาจเป็นเซลล์ประสาทชนิด 2 ขั้วก็ได้ เช่น เซลล์ประสาทรับกลิ่นที่จมูก เซลล์ประสาทรับเสียงที่หู และเซลล์ประสาทที่พบในเรตินาของนัยน์ตา เป็นต้น

2) เซลล์ประสาทนำคำสั่ง (Motor Neuron หรือ Efferent Neuron) เป็นเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่นำกระแสประสาทจากสมองหรือไขสันหลังไปยังหน่วยปฏิบัติงานซึ่งอาจเป็นกล้ามเนื้อหรือต่อมต่าง ๆ ในร่างกาย โดยทั่วไปเซลล์ประสาทนำคำสั่งจะเป็นเซลล์ประสาทประเภทหลายขั้ว

3) เซลล์ประสาทประสานงาน (Associative Neuron ) เป็นเซลล์ประสาทที่ทำหน้าที่เป็นตัวกลางส่งกระแสประสาทจากเซลล์ประสาทเซลล์หนึ่งไปยังเซลล์ประสาทอีกเซลล์หนึ่งืพบในระบบประสาทส่วนกลางและเซลล์ประสาทประเภทหลายขั้ว

3) การทำงานของเซลล์ประสาท

1. การเคลื่อนที่ของกระแสประสาทในเซลล์ประสาท

การทำงานของเซลล์ประสาทเป็นผลมาจากการกระตุ้นให้มีกระแสประสาทเกิดขึ้นแล้วเคลื่อนที่หรือส่งไปตามเซลล์ประสาทที่อยู่ติดกันเป็นวงจร กระแสประสาทคุณสมบัติเหมือนกะแสไฟฟ้าที่สามารถวัดแรงเคลื่อนออกมาได้เป็นหน่วยมิลลิโวลท์ (mV) ซึ่งการกระตุ้นให้เกิดกระแสประสาทและการเคลื่อนที่ของกระแสประสาทนั้น เป็นผลมาจากปฏิกิริยาการเปลี่ยนแปลงทางเคมี (Electrochemical Reaction) ของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์ ซึ่งแบ่งออกไดเป็น 3 ชั้น

1) ก่อนกระตุ้น เซลล์ประสาทก่อนกระตุ้นอยู่ในสภาพปรกติ คือ ยังไม่มีกระแสไหลผ่าน หรือเรียกว่าเป็นการเห็นระยะพัก (Resting Stage)

2) เมื่อถูกกระตุ้น เซลล์ประสาทที่ถูกกระตุ้นด้วยความแรงของสิ่งเร้าที่ทำให้เกิดกระแสประสาทได้เรียกว่า Threshold Stimulation และเมื่อเกิดกระแสประสาทขึ้นแล้วจะเกิดโดยตลอดตลอดในอัตราที่สม่ำเสมอ จนถึงปลายแอกซอนถึงแม้จะมีแรงกระตุ้นมากขึ้นก็ตามเยื่อหุ้มประสาทบริเวณที่ถูกระตุ้นจะเปลี่ยนแปลงสมบัติชั่วคราว โดยภายในเซลล์ประสาทจะเกิดการเปลี่ยนแปลงประจุไฟฟ้าเป็นบวก และผิวภายนอกเซลล์จะเปลี่ยนเป็นประจุลบ เรียกว่าการเกิด ดีโพราไรเซชัน การเปลี่ยนแปลงประจุไฟฟ้าที่ผิวเซลล์นี้จะกินเวลาทั้งหมดเพียง 2/100 วินาทีเท่านั้น และบริเวณนี้จะกลายเป็นจะกลายเป็นจุดเริ่มต้นที่กระตุ้นให้ใยประสาทบริเวณถัดไปเกิดดีโพราไรเซชันต่อไป ซึ่งจะดำเนินการต่อเนื่องกันไปตลอดเซลล์

3) การกลับสู่สภาพปรกติ เมื่อมีการนำกระแสประสาทผ่านบริเวณใดไปแล้ว ไฟฟ้าที่ผิวนอกเซลล์และผิวด้านในเซลล์กลับสู่สภาพปรกติเรียกว่า เกิดรีโพราไรเซชัน (Repolarization)

2. การถ่ายทอดกระแสประสาทจากเซลล์ประสาทหนึ่งไปยังเซลล์ประสาทอีกเซลล์หนึ่ง

การนำกระแสประสาทจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งของร่างกาย โดยการผ่านกระแสประสาทออกทางแอกซอนของเซลล์ประสาทไปยังเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทหนึ่งอีกเซลล์หนึ่งผ่านช่องแคบ ๆ ที่เรียกว่า ไซแบปส์ (Synapse) การถ่ายทอดกระแสประสาทผ่านไซแนปส์แบ่งออกได้ 2 แบบ คือ

1) ไซแนปส์ไฟฟ้า (Electrical Synapse) เป็นการถ่ายทอดกระแสประสาทในรูปของกระแสไฟฟ้าโดยตรงจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งได้เลย เพราะช่วงไซแนปส์แคบ พบในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำ

2) ไซแนปส์เคมี (Chemical Synapse) เป็นการถ่ายทอดกระแสประสาทในรูปของสารเคมี เกิดขึ้นกับเซลล์ประสาทที่มีช่วงไซแนปส์กว้าง (ประมาณ 200-500 อังสตรอม) สารเคมีทำหน้าที่นำกระแสประสาทเรียกว่า สารสื่อประสาท (Neurotransmitter) ซึ่งถูกสร้างขึ้นที่ถุงเล็ก ๆ ในไซโทพลาซึมตรงบริเวณปลายแอกซอน เราเรียกถุงที่บรรจุสารสื่อประสาทนี้ว่า Synaptic Vesicle

7.2 ศูนย์ควบคุมระบบประสาท

1) ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System หรือ CNS)

ศูนย์ควบคุมของระบบประสาทซึ่งประกอบด้วยสมองไขสันหลังรวมเรียกว่า ระบบประสาทส่วนกลาง

สมองและไขสันหลังเป็นอวัยวะที่มีความสำคัญมาก ฉะนั้นจึงมีสิ่งห่อหุ้มเพื่อป้องกันอันตรายที่จะเกิดขึ้นกับอวัยวะเหล่านี้ ส่วนที่ห่อหุ้มอยู่นอกสุดคือ กะโหลกศีรษะและกระดูกสันหลัง ถัดเข้าไปคือเยื่อหุ้มสมองและเยื่อหุ้มไขสันหลังมีชื่อเรียกว่า Meninges เป็นแผ่นเยื่อแผ่นเดียวกันที่หุ้มอยู่โดยรอบสมองและไขสันหลังช่วยป้องกันอันตรายร่วมกับกะโหลกศีรษะ เยื่อหุ้มนี้มี 3 ชั้น คือ

(1) Dura Mater เป็นเยื่อหุ้มชั้นนอกสุดมีลักษณะเหนียวและหนา

(2) Arachnoid Membrane เป็นเยื่อหุ้มชั้นกลางมีลักษณะคล้ายใยแมงมุม ระหว่างเยื่อชั้นนอกกับเยื่อชั้นในมีช่องว่างเรียกว่า Subdura Space

(3) Pia Mater เป็นเยื่อหุ้มชั้นในสุด มีลักษณะเป็นเยื่อบาง ๆ หุ้มติดกับเนื้อสมองและไขสันหลังระหว่างเยื่อชั้นกลางกับเยื่อชั้นในมีช่องว่างเรียกว่า Subarachniod เป็นที่อยู่ของน้ำเลี้ยงสมองและไขสันหลัง

น้ำหล่อเลี้ยงสมองและไขสันหลัง (Cerebro-Spinal Fluid) ในคนปรกติจะมีอยู่ประมาณ100-200 ลูกบาศก์เซนติเมตร จะอยู่ตามช่องต่าง ๆ ของสมองและไขสันหลัง และมีการไหลเวียนตลอดเวลาทั่วระบบประสาทส่วนกลาง

 

ภาพ 7.3 แสดงเยื่อหุ้มสมอง

หน้าที่ของน้ำหล่อเลี้ยงสมองและไขสันหลัง มีดังนี้

1. ป้องกันการกระทบกระเทือนให้แก่ระบบประสาทส่วนกลางโดยเฉพาะสมองที่หนักประมาณ 1.4 กิโลกรัม หรือ 3 ปอนด์

2. นำอาหารและออกซิเจนมาเลี้ยงสมอง ในขณะเดียวกันก็นำของเสียต่าง ๆ ออกไปจากระบบประสาทส่วนกลางด้วย จากการศึกษาพบว่า ถ้าสมองขาดออกซิเจนเพียง 3-5 นาที จะทำให้เซลล์ประสาทของสมองตายได้

3. ช่วยกระจายฮอร์โมนจากต่อมใต้สมอง

4. ช่วยทำลายสิ่งแปลกปลอมทีมาทำอันตรายต่อระบบประสาทส่วนกลาง

5. ช่วยควบคุมสมองส่วนเมดัลลา ออบลองกาตา ให้ทำงานเป็นปรกติ

สมอง (Brain) เป็นส่วนที่ใหญ่และเจริญที่สุดของระบบประสาทส่วนกลาง เป็นส่วนของท่อประสาทเดิมที่ขยายพองออกจนโตเต็มกะโหลกศีรษะ ผนังของท่อมีเซลล์ประสาทและเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน (Neuroglea) อยู่มากมาย เนื้อสมองแบ่งออกเป็น 2 ชั้น คือ

1) Gray Matter เป็นเนื้อสมองชั้นนอก เป็นที่รวมของเซลล์ประสาทที่ไม่มีเยื่อไมอีลินหุ้ม มองเห็นโพรโทพลาซึมได้ชัดเป็นสีเทา

2) White Matter เป็นเนื้อสมองชั้นใน เป็นที่รวมของใยประสาทจำนวนมากโดยมีเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเชื่อมโยงยึดไว้อย่างแน่นหนาไม่ให้เคลื่อนที่ ใยประสาทเหล่านี้มีเยื่อไมอีลินหุ้มทำให้มองเห็นเป็นสีขาว เนื้อสมองชั้นนี้ทำหน้าที่เป็นทางผ่านของกระแสประสาท

สมองของสัตว์ชั้นสูง เป็นศูนย์รวมของเส้นประสาทเพื่อทำงานเกี่ยวกับความคิด ความจำ ความฉลาด เชาว์ปัญญา รวมทั้งทำหน้าที่เป็นสถานีกลางเกี่ยวกับระบบประสาททั้งหมดอีกด้วย ในสัตว์ที่มีวิวัฒนาการของระบบประสาทสูงขึ้นจะมีสมองที่มีรูปร่างสลับซับซ้อนและมีคลื่นหยัก (Convulution) เพิ่มมากขึ้นด้วย คลื่นหยักเหล่านี้จะช่วยเพิ่มพื้นที่ของสมอง สัตว์ที่ฉลาดมากจะมีเคลื่อนหยักของสมองมากด้วย สัตว์ที่มีสมองใหญ่เมื่อเปรียบเทียบระหว่างน้ำหนักตัวและน้ำหนักสมอง สัตว์นั้นจะมีความฉลาดมากกว่าสัตว์ที่มีสมองเล็กกว่าเมื่อเปรียบเทียบอย่างเดียวกันดังตาราง

ตาราง แสดงการเปรียบเทียบน้ำหนักสมองและน้ำหนักตัวของสัตว์บางชนิด

ชนิดของสัตว์	น้ำหนักตัว (กิโลกรัม)	น้ำหนักสมอง (กิโลกรัม)	อัตราส่วน น้ำหนักสมอง/น้ำหนักตัว
ช้าง	5,000	5	1/1,000
วาฬ	60,000	6	1/10,000
คน	75	1.5	1/50

จากตารางจะเห็นว่า แม้วาฬจะมีน้ำหนักตัวถึง 60,000 กิโลกรัม แต่มีน้ำหนักสมองเพียง 6 กิโลกรัม ในขณะที่คนมีน้ำหนักเพียง 75 กิโลกรัม แต่มีน้ำหนักสมองถึง 1.5 กิโลกรัม ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบอัตราส่วนระหว่างน้ำหนักสมองต่อน้ำหนักตัวของคน วาฬ และช้าง จะได้ 1/50, 1/1,000 และ 1/10,000 ตามลำดับ

สมองของสัตว์มีกระดูกสันหลังแบ่งออกเป็นสมองส่วนหน้า (Forebrain) สมองส่วนกลาง (Midbrain) และสมองส่วนท้าย (Hindbrain)

ปลาจะมีสมองส่วนกลางขนาดใหญ่ ส่วนสัตว์อื่น ๆ ตั้งแต่สัตว์เลื้อยคลานเป็นต้นไปจะมีสมองส่วนหน้าเจริญดี และจะขยายใหญ่ขึ้นตามลำดับ แต่สมองส่วนกลางกลับลดขนาดลง

ส่วนต่าง ๆ ของสมองคน เราอาจแบ่งสมองคนออกเป็น 3 ส่วน ดังนี้

1. สมองส่วนหน้า (Forebrain หรือ Prosencephalon) ในสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำหน้าที่ของสมองส่วนนี้คือ แปลความรู้สึกในการดมกลิ่น แต่ในคนสมองส่วนนี้ได้พัฒนาขึ้นมากสำหรับทำหน้าที่ต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแปลความรู้สึกที่มาจากอวัยวะต่าง ๆ ทั่วร่างกาย เก็บข้อมูลในการจดจำนึกคิดและสติปัญญา การสั่งการควบคุมการทำงานของอวัยวะต่าง ๆ ภายใต้อำนาจจิตโดยมีการแบ่งการทำหน้าที่ออกเป็นส่วนต่าง ๆ ดังนี้

1.1 ออลแฟกตอรีบัลบ์ (Olfactory Bulb) เป็นส่วนที่อยู่หน้าสุดของสมอง ทำหน้าที่เกี่ยวกับการดมกลิ่น ในสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำ เช่น ปลา สมองส่วนนี้จะเจริญดีมาก เพราะการดมกลิ่นเป็นสิ่งจำเป็นในการหาอาหาร แต่ในคนและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมชั้นสูง สมองส่วนนี้จะมีขนาดเล็กมาก ทำให้การรับรู้กลิ่นมีประสิทธิภาพต่ำกว่าสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำ

1.2 เซรีบรัม (Cerebrum) เป็นสมองส่วนที่มีขนาดใหญ่มากขึ้นตามการวิวัฒนาการจากสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำมาเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นสูง สมองส่วนนี้ของคนมีขนาดใหญ่มาก ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับพฤติกรรมที่เกิดจากการเรียนรู้ เช่น ความจำ (Memory) ความเฉลียวฉลาด (Intelligence) การตัดสินใจ (Judgment)  การคิดแก้ไขปัญหา (Conscious Thought) และการใช้มโนภาพ (Imagination) นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางควบคุมการทำงานของส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เช่น การทำงานของกล้ามเนื้อ การมองเห็น การได้ยิน การดมกลิ่น การรับสัมผัส การพูดจาและการรับรู้ภาษาได้ด้วย สมองส่วนเซรีบรัมของคนมีคลื่นหยักของสมองจำนวนมาก ซึ่งสิ่งมีชีวิตที่มีคลื่นหยักของสมองมากจะฉลาดมาก

1.3 ทาลามัส (Thalamus) เป็นสมองส่วนที่อยู่ถัดจากเซรีบรัม มีลักษณะเป็นรูปกลมรี 2 ลูก วางอยู่เหนือสมองส่วนกลาง ทำหน้าที่เป็นสถานีถ่ายทอด (Relay Station) ของกระแสรับความรู้สึกที่ส่งเข้ามาแล้วแยกกระแสประสาทรับความรู้สึกนี้ส่งออกไปสังสมองส่วนที่เกี่ยวข้องกับกระแสประสาทนั้น ๆ และสามารถบอกความรู้สึกได้อย่างหยาบ ๆ โดยเฉพาะความรู้สึกเจ็บปวด แต่ไม่สามารถบอกตำแหน่งของความเจ็บปวดนั้นได้

1.4 ไฮโปทาลามัส (Hypothalamus) เป็นสมองส่วนหน้าที่อยู่ใต้ทาลามัส ภายในเนื้อสมองมีกลุ่มของตัวเซลล์ประสาทน้อย ทำหน้าที่ควบคุมกระบวนการสำคัญต่าง ๆ ในการดำรงชีวิต เช่น ควบคุมอุณหภูมิของร่างกาย ถ้าต้องการระบายความร้อนออกจากร่างกายก็จะไปกระตุ้นหลอดเลือดที่ผิวหนังให้ขยายตัวพร้อมกับเพิ่มการทำงานของต่อมเหงื่อ ถ้าต้องการเก็บรักษาความร้อนของร่างกายก็จะไปกระตุ้นให้หลอดเลือดที่ผิวหนังหดตัวพร้อมกับเพิ่มอัตราเมตาบอลิซึม นอกจากนี้ยังควบคุมเกี่ยวกับสมดุลน้ำในร่างกาย การหลั่งฮอร์โมนจากต่อมใต้สมอง การเต้นของหัวใจ ความดันโลหิต การตื่นการหลับ ความรู้สึกอยากรับประทานอาหาร เซลล์ประสาทในไฮโปทาลามัสส่วนมากเป็น Neurosecretory Cell ซึ่งทำหน้าที่สร้างฮอร์โมนมาควบคุมการทำงานของต่อมใต้สมอง เช่น ฮอร์โมน Prolectin และ Releasing Homone

2. สมองส่วนกลาง (Midbrain หรือ Mesencephalon) เป็นส่วนที่อยู่ถัดจากสมองส่วนหน้า พวกสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำ เช่น ปลา สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก สัตว์เลื้อยคลานจะมีสมองส่วนกลางขนาดใหญ่และมีลักษณะเป็นพูกลม ๆ ยื่นออกมาเรียกว่า ออปติกโลป (Optic Lope) ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางถ่ายทอดความรู้สึกเกี่ยวกับการมองเห็นและการได้ยิน สำหรับในสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นสูง สมองส่วนนี้จะลดขนาดลงและถูกสมองส่วนอื่นปิดทับเอาไว้ เช่น ในคนและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมอื่น ๆ จะมีออปติกโลปอยู่ 4 พูเล็ก ๆ เรียกว่า Corpora Quadrigemina

3. สมองส่วนท้าย (Hindbrain) เป็นส่วนท้ายสุดของสมองถัดจากสมองส่วนกลางและเป็นส่วนที่ติดต่อกับไขสันหลัง สมองส่วนท้ายของคนแบ่งออกเป็น 3 ส่วน คือ

3.1 เซรีเบลลัม (Cerebellum) อยู่หลังเซรีบรัมโดยมีร่องตามขวาง (Transverse Fissure) กั้นอยู่ระหว่างเซรีบรัมกับเซรีเบลลัม พื้นผิวด้านนอกของเซรีเบลลัมมีลักษณะเป็นคลื่นหยักเช่นกันแต่น้อยกว่าเซรีบรัม ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อ โดยทำงานประสานกับสมองส่วนเซรีบรัม ควบคุมท่าทาง ควบคุมการทรงตัว สัตว์ที่เคลื่อนไหวได้ 3 มิติ เช่น ปลา นก ซึ่งจะมีสมองส่วนนี้เจริญดีมาก ทำให้สัตว์ดังกล่าวมีความคล่องตัวมากในการเคลื่อนไหวในระดับต่าง ๆ สำหรับในคนถ้าสมองส่วนนี้พิการจะทำให้เสียการทรงตัว มือสั่น (Tremores) ระบบการทำงานของกล้ามเนื้อลายไม่ประสานกัน

3.2 พอนส์ (Pons) อยู่ด้านหลังเซรีเบลลัม เป็นที่อยู่ของเส้นประสาทสมองคู่ที่ 5, 6, 7 และ 8 เซลล์ประสาทของพอนส์จะทำหน้าที่ถ่ายทอดความรู้สึกจากเซรีบรัมไปยังเซรีเบลลัม เพื่อควบคุมอวัยวะบางอย่างที่อยู่บริเวณศีรษะ เช่น การหลับตา การยิ้ม การยักคิ้ว การหลั่งน้ำลาย การเคี้ยวอาหาร นอกจากนี้ ยังเป็นที่อยู่ของเซลล์ประสาทประสานงานเกี่ยวกับการได้ยิน การรับรู้ และการทรงตัวจากหูอีกด้วย

3.3 เมดัลลา ออบลองกาตา (Medulla Oblongata) เป็นส่วนท้ายสุดของสมองอยู่ติดกับไขสันหลัง และมีรูปร่างคล้ายกับไขสันหลังมาก เป็นที่อยู่ของเส้นประสาทสมองคู่ที่ 9, 10, 11 และ 12 ทำหน้าที่เป็นศูนย์ควบคุมการทำงานของอวัยวะสำคัญหลายอย่าง เช่น การทำงานของหัวใจ การหายใจ การไหลเวียนของเลือด และทำหน้าที่รับกระแสประสาทจากไขสันหลังไปยังสมองส่วนซีรีบรัม สมองส่วนนี้นับว่ามีความสำคัญมากที่สุด ถ้าเกิดอันตรายกับสมองส่วนนี้ทำให้ถึงแก่ความตายทันที

ไขสันหลัง (Spinal Cord) เป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทส่วนกลาง อยู่ต่อจากสมองส่วนเมดัลลา ออบลองกาตา

ไขสันหลังมีลักษณะเป็นรูปแท่งทรงกระบอกและมีเยื่อหุ้มไขสันหลังปกคลุมอยู่ ไขสันหลังอยู่ในกระดูกสันหลังตั้งแต่กระดูกสันหลังข้อแรกมาสิ้นสุดที่กระดูกบั้นเอวข้อที่ 1 หรือ ขอบบนของกระดูกบั้นเอวข้อที่ 2 แต่เยื่อหุ้มไขสันหลังจะหุ้มลงไปจนถึงกระดูกสันหลังข้อสุดท้าย ดังนั้น จากกระดูกบั้นเอวข้อที่ 1 ลงมาจะไม่มีเนื้อไขสันหลังอยู่เลยแต่มีเส้นประสาทที่ออกมาจากไขสันหลัง ในการเจาะเอาน้ำหล่อเลี้ยงสมองและไขสันหลังสามตรวจ หรือฉีดยาชาสำหรับการผ่าตัด แพทย์จะฉีดเข้าไปในบริเวณต่ำกว่ากระดูกบั้นเอวข้อที่ 2 ลงไป ส่วนใหญ่จะแทงเข็มลงไประหว่างกระดูกบั้นเอวข้อที่ 4 ต่อกับข้อที่ 5 เพราะเป็นตำแหน่งที่ไม่เป็นอันตรายต่อไขสันหลัง

2) ระบบประสาทรอบนอก

ระบบประสาทรอบนอกทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อลาย ที่ยึดติดกับกระดูกให้เคลื่อนไหวหรือทรงตัวได้ตามต้องการ ประกอบด้วยเส้นประสาทสมองและเส้นประสาทไขสันหลัง

เส้นประสาทสมอง (Cranial Nerve หรือ CN) เป็นเส้นประสาทที่ออกมาจากสองโดยแยกออกเป็นคู่ ๆ ในสัตว์พวกปลาและสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกมีเส้นประสาทสมองอยู่ 10 คู่ ส่วนสัตว์เลื้อยคลาน สัตว์ปีก และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมจะมีเส้นประสาทสมอง 12 คู่ เส้นประสาทสมองของคน มีทั้งเส้นประสาทรับความรู้สึก (Sensory Nerve) เส้นประสาทนำคำสั่ง (Motor Nerve) และเส้นประสาทผสม (Mixed Nerve)

เส้นประสาทไขสันหลัง (Spinal Nerve หรือ SN) เป็นเส้นประสาทแบบผสมทั้งหมด แยกออกจากไขสันหลังเป็นคู่ ๆ มีทั้งหมด 31 คู่ โดยมีส่วนโคนตอนที่ติดกับไขสันหลังแยกออกเป็น 2 ราก คือ รากบน (Dorsal Root) มีเซลล์ประสาทแบบขั้วเดียวซึ่งมีใยประสามแยกออกจากตัวเซลล์ 2 แขนง โดยแขนงหนึ่งไปติดต่อกับอวัยวะรับความรู้สึก อีกแขนงหนึ่งจะเข้าสู่เนื้อสีเทาของไขสันหลัง ส่วนรากล่าง (Ventral Root) เป็นที่อยู่ของเซลล์ประสาทนำคำสั่งเพื่อนำกระแสประสาทไปยังหน่วยปฏิบัติงาน

7.3 การทำงานของระบบประสาท

ระบบประสาทของสัตว์มีกระดูกสันหลังถ้าใช้โครงสร้างเป็นเกณฑ์ก็แบ่งออกเป็น 2 ระบบ คือ

1) ระบบประสาทส่วนกลาง (Central Nervous System) ได้แก่ สมองและไขสันหลัง

2) ระบบประสาทรอบนอก (Peripheral Nervous System) ได้แก่ เส้นประสาทสมองและเส้นประสาทไขสันหลัง 31 คู่

ระบบประสาททั้ง 2 ระดับนี้ ถ้าพิจารณาตามลักษณะการทำงานแล้วจะแบ่งออกเป็น 2 ระบบ คือ

(1) ระบบประสาทโซมาติก (Somatic Nervous System หรือ SNS) เป็นระบบประสาทที่ทำงานภายใต้อำนาจจิตใจ ได้แก่ การทำงานของสมอง ไขสันหลัง เส้นประสาทสมอง เส้นประสาทไขสันหลังที่นำคำสั่งไปยังหน่วยปฏิบัติงานที่เป็นกล้ามเนื้อลายหรือกล้ามเนื้อโครงร่าง (Skeleton Muscle) ซึ่งสามารถควบคุมการทำงานได้

ลำดับการทำงานของระบบประสาทในอำนาจจิตใจ เริ่มต้นจากกระแสประสาทที่ส่งผ่านเซลล์ประสาทรับความรู้สึกเข้าไปยังไขสันหลัง และถูกส่งขึ้นไปที่ศูนย์กลางออกคำสั่งที่สมองส่วนเซรีบรัมแล้วส่งกลับผ่านไขสันหลังไปตามเซลล์ประสาทนำคำสั่งซึ่งจะนำกระแสประสาทดังกล่าวไปแสดงผลที่หน่วยปฏิบัติงาน ซึ่งถ้าแยกองค์ประกอบของระบบประสาทเป็นหน่วยต่าง ๆ ที่ทำงานประสานกันแล้วจะมีลำดับการทำงานดังแผนภาพ

 

ภาพ 7.4 แผนภาพแสดงการทำงานของระบบประสาท

จากแผนภาพการทำงานของระบบประสาท จะเห็นได้ว่ามีหน่วยที่เกี่ยวข้องกับการทำงานอยู่ 5 หน่วย แต่ในบางกรณีกระแสประสาทที่ส่งผ่านเซลล์ประสาทรับความรู้สึกเข้ามายังไขสันหลัง สามารถส่งกระแสประสาทไปกระตุ้นเซลล์ประสาทนำคำสั่งให้เกิดกระแสประสาท แล้วส่งไปยังหน่วยปฏิบัติงานโดยตรงโดยไม่จำเป็นต้องมีหน่วยประสานงานในสมองและไขสันหลังแต่ก็สามารถทำให้เกิดการตอบสนองได้เรียกว่า การตอบสนองแบบรีเฟลกซ์ (Reflex Action) ซึ่งมีไขสันหลังเป็นศูนย์กลางของการตอบสนอง ในการตอบสนองนี้ต้องอาศัยการทำงานแบบเป็นวงจรของระบบประสาทที่เรียกว่า รีเฟลกซ์อาร์ก (Reflex Arc) ซึ่งมีอยู่ 2 แบบ คือ

1. รีเฟลกซ์อาร์กอย่างง่าย (Monosynaptic Reflex Arc) ประกอบด้วยเซลล์ประสาทเพียง 2 เซลล์ คือ เซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทนำคำสั่ง ซึ่งมีไซแนปส์ติดต่อกันโดยตรงที่ไขสันหลัง

2. รีเฟลกซ์อาร์กอย่างซับซ้อน (Polysynaptic Reflex Arc) เป็นวงจรของระบบประสาทที่ประกอบขึ้นด้วยเซลล์ประสาท 3 เซลล์ คือ เซลล์ประสาทรับความรู้สึก เซลล์ประสาทประสานงาน และเซลล์ประสาทนำคำสั่ง มีไซแนปส์เกิดขึ้น 2 แห่ง คือ ระหว่างเซลล์ประสาทรับความรู้สึกกับเซลล์ประสาทประสานงาน และระหว่างเซลล์ประสาทประสานงานกับเซลล์ประสาทนำคำสั่ง

การตอบสนองแบบรีเฟลกซ์ เป็นการตอบสนองของร่างกายต่อสิ่งเร้าจากสิ่งแวดล้อมโดยอัตโนมัติ โดยไม่ต้องผ่านส่วนของสมองที่เกี่ยวกับความคิด เช่น เมื่อมือไปจับวัตถุที่ร้อนจะกระตุกมือหนีจากวัตถุนั้นทันที การเกิดปฏิกิริยารีเฟลกซ์มีประโยชน์ในการควบคุมการทำงานของร่างกาย ช่วยทำให้การทำหน้าที่ของส่วนต่าง ๆ ของร่างกายมีความสัมพันธ์กันและสามารถทำให้ปรับตัวให้เข้ากับสภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงทั้งภายในและภายนอกร่างกาย หน่วยปฏิบัติงานของปฏิกิริยารีเฟลกซ์อาจเป็นกล้ามเนื้อเรียบก็ได้ หรือต่อมที่อยู่ภายในร่างกายก็ได้ เช่น เมื่อมีอาหารประเภทโปรตีนตกถึงกระเพาะอาหารจะมีผลกระตุ้นแบบรีเฟลกซ์ให้มีการหลั่งน้ำย่อยออกมาจากผนังกระเพาะอาหาร การกระพริบตา การไอ การจาม การดูดนมของทารกมีผลกระตุ้นการหลั่งฮอร์โมนออกซิโทซิน (Oxytocin) ในแม่ซึ่งจะมีผลกระตุ้นให้มีการหลั่งน้ำนมที

(2) ระบบประสาทอัตโนมัติ (Autonomic Nervous System หรือ ANS) เป็นระบบประสาทที่ทำงานอยู่ภายนอกอำนาจจิตใจ ทำหน้าที่ควบคุมการทำงานของอวัยวะภายใน (Visceral Nervous System) ที่อยู่นอกอำนาจจิตใจ (Involuntary) เช่น กระตุ้น