การทำงานของเซลล์ประสาท



 

 

 

 

 

 

 

 

 


การเกิดกระแสประสาท
สิ่งเร้าชนิดต่าง ๆ เช่น เสียง ความร้อนสารเคมีสารเคมีที่มากระตุ้นหน่วยรับ
ความรู้สึกจะถูกเปลี่ยนให้เป้นกระแสประสาท กระแสประสาทคืออะไรเป็น
ที่น่าสงสัยของนักวิทยาศาสตร์มานานแล้ว จาการวิจัยของนักสรีรวิทยาหลาย
ท่าน โดยเฉพาะ ฮอดจ์กิน( A.L. Hodgkin ) และ ฮักซเลย์ (A.F. Huxley )
ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2506 ทำให้ทราบว่ากระแสประสาทเกิดขึ้น
ได้อย่างไรโดยการนำไมโครอิเล็กโทรดซึ่งมีลักษณะคล้ายหลอดแก้วที่ดึง
ให้ยาวตรงปลายเรียวเป็นท่อขนาดเล็กมาต่อกับมาตรวัดความต่างศักย์
์ไฟฟ้าจากนั้นเสียบปลายของไมโครอิเล็กโทรดเข้าไปในแอกซอนของหมึก
และแตะปลายอีกข้างหนึ่งที่ผิวด้านนอกของแอกซอนของหมึก

จากการทดลองสามารถวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในและภายนอก
เซลล์ประสาทของหมึกพบว่ามีค่าประมาณ -60 มิลลิโวลต์ซึ่งเป็น ศักย์เยื่อเซลล์
์ระยะพัก เยื่อหุ้มเซลล์มีโปรตีนทำหน้าที่ควบคุมการเข้าออกของไออนบางชนิด
เช่น NA+ เรียกว่าช่องโซเดียมและ K+ เรียกว่าช่องโพแทสเซียม

การเปลี่ยนความต่างศักย์ดังกล่าวนี้เรียกว่า แอกชันโพแทนเชียล
( action potential ) หรือกระแสประสาท ( nerve impulse ) การเปลี่ยนแปลง
ที่เกิดขึ้นตรงบริเวณที่ถูกกระตุ้นจะชักนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่บริเวณถัดไป
ขณะที่เกิดแอกชันโพเทนเชียลแล้วกลับสู่สภาพเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทระยะพัก
อีกครั้งหนึ่งเป็นเช่นนี้ไปเรื่อย ๆ มีผลให้กระแสประสาทเคลื่อนที่ไปตาม
ความยาวของใยประสาทแบบจุดต่อจุดต่อเนื่องกันของแอกซอนที่ไม่มีเยื่อ
ไมอีลินหุ้ม ดังภาพ

การเคลื่อนที่ของกระแสประสาทภายในเซลล

       การที่กระแสประสาทเคลื่อนที่ไปได้โดยมีการเปลี่ยนแปลงทางไฟฟ้า
เกิดขึ้นและเมื่อนักวิทยาศาสตร์วัดค่าความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายนอก
และภายในเซลล์ในสภาพปกติและขณะเกิดกระแสไฟฟ้าจึงสรุปได้ว่าการ
เคลื่อนที่ของกระแสประสาทเป็นการเปลี่ยนแปลงความต่างศักยฺ์ไฟฟ้าและการ
เปลี่ยนแปลงทาง เคมีพร้อมกันการเปลี่ยนแปลงนี้ต้องการออกซิเจนและพลังงาน
เพิ่มขึ้นด้วย   ซึ่งกล่าวได้ว่าการเคลื่อนที่ของกระแสประสาทแบ่งเป็น  
3 ขั้นตอนใหญ่

1. ก่อนถูกกระตุ้น ( Polalization ) โดยปกติสารละลายภายในและภายนอกเซลล์     
ประสาทจะมีประจุไฟฟ้าต่างกันประมาณ - 60   มิลลิโวต์ โดย   นอกเซลล์จะมี
ประจุไฟฟ้าเป็นบวก และสารละลายภายนอกเซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วย   Na
และ Cl    ส่วนภายในเซลล์มีประจุไฟฟ้าเป็นลบ  เนื่องจากประกอบด้วย K และ
อินทรีย์สารซึ่งมีประจุเป็นลบซึ่งสภาพปกติจะพบ K   อยู่ภายในเซลล์มากกว่า     
ภายนอก ( ไม่ต่ำกว่า 25 เท่า )  และพบNa   อยู่ภายนอกเซลล์มากกว่าภายใน  
( มากกว่า 10 เท่า   )   แสดงว่าเยื่อหุ้มเซลล์จะดึง K เข้ามาภายในเซลล์และส่ง
Na ออกนอกเซลล์ตลอดเวลา ด้วยวิธี Active  transport     เรียกขบวนการนี้ว่า โซเดียม - โพแทสเซียสปั๊ม  ( Na - K pump )

2. เมื่อถูกกระตุ้น  ( Depolarization )    เมื่อมีสิ่งเร้ามากระตุ้นเซลล์ประสาท
จะทำให้คุณสมบัติของเยื่อหุ้มเซลล์ตรงนั้นเสียไปชั่วคราว   คือยอมให้ Na    ภายนอกแพรเข้าไปในเซลล์ได้      ผิวด้านในของเยื่อหุ้มเซลล์ตรงบริเวณที่ Na   
เข้าไปจะ   มีประจุเป็นบวกเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ  จนเปลี่ยนเป็นประจุบวก   และผิวนอกท
ี่สูญเสีย   Na     จะเปลี่ยนเป็นประจุลบ  ความต่างศักย์จะเปลี่ยนจาก- 60  
มิลลิโวลต์ เป็น + 60 มิลลิโวลต์ ทันที่ที่บริเวณหนึ่งมีศักย์ไฟฟ้าต่างจากบริเวณ
ถัดไปจะกระตุ้นเซลล์ประสาทบริเวณถัดไปทั้ง 2 ข้าง ทำให้เกิดสลับขั้ว
ต่อไปได้เรื่อย ๆ      ปรากฎการณ์เช่นนี้คือ สัญญาณที่แสดงถึงการเคลื่อนที่ของ
กระแสประสาท ( nerve  impluse หรือ Action  potential )  

3.   การกลับเข้าสู่ภาวะปกติ  ( Repolarization )   เมื่อ   Na   ผ่านเข้ามาในเซลล์
K แพร่ออกนอกเซลล์ทำให้ประจุที่ผิวด้านนอกและผิวในของเยื่อหุ้มเซลล์ กลับคืนสู่สภาพ
เดิมและในช่วงเวลาใกล้เคียงกันเมื่อกระแสประสาทผ่านไปแล้วเซลล์ประสาทจะขับ Na   และดึง   K เข้าเซลล์ด้วยกระบวนการ โซเดียม - โพแทสเซียมปั๊มเพื่อให้เซลล์
กลับคืนสู่สภาพเดิม   สามารถนำกระแสประสาท    ต่อไป

การนำกระแสประสาทในเซลล์ประสาท

มี 2 แบบ คือ
1. การนำกระแสประสาทในใยประสาที่ไม่มีเยื้อไมอีลินหุ้ม เป็นการเคลื่อนที่ของกระแสประสาทที่มีการเปลี่ยนประจุไฟฟ้าอย่างต่อเนื่อง
ตลอดเส้นใยนั้น เรียกว่า คอร์คอนดักชัน ( core conduction) โดยเมื่อเกิดดีโพลาไรเซชันแล้ว ต่อไปจะเกิด
รีโพลาไรเซชันตามมา ทำให้เกิดประแสประสาทต่อเนื่อง
2. การนำกระแสประสาทในใยประสาทที่มีเยื่อไมอีลินหุ้มเนื่องจากเยื่อไมอีลิน
เป็นฉนวนไฟฟ้า ทำให้เกิดกระแสประสาทในบริเวณโนดออฟแรนเวียร์เท่านั้น นั่นคือการเคลื่อนที่จะเกิดในลักษณะกระโดดจากโนดออฟแรนเวียร์หนึ่ง
ไปยังอีกโนดออฟแรนเวียร์ถัดไป เรียกว่า การนำประแสประสาทแบบ
กระโดด หรือซัลทาทอรี คอกดักชัน ( saltatory conduction)

กระบวนการโซเดียมโพแทสเซียมปั๊ม