เซลล์ประสาท โครงสร้างและระบบการทำงานที่ควรรู้

เซลล์ประสาท จัดเป็นหน่วยทำงานที่มีขนาดเล็กที่สุดของระบบประสาท ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางและเป็นหน่วยส่งสัญญาณพื้นฐานของระบบประสาท ซึ่งเป็นระบบที่เป็นเครือข่ายที่ซับซ้อนของเซลล์ประสาทมากมายหลายพันเซลล์ที่จะทำงานร่วมกันเพื่อรักษาสมดุลของระบบในร่างกาย เซลล์ประสาทจะรับผิดชอบในการรับส่งสัญญาณทางประสาทสัมผัสจากโลกภายนอก และจะแปลงและถ่ายทอดสัญญาณไฟฟ้าไปพร้อม ๆ กัน เพื่อควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อทั่วทั้งร่างกาย

เซลล์ประสาท คืออะไร

เซลล์ประสาท (Neurons หรือ Nerve cells) เป็นเซลล์ที่อยู่ภายในร่างกายเป็นจำนวนหลายพันเซลล์ที่เชื่อมโยงและรับส่งข้อมูลถึงกัน ทั้งต่อสิ่งเร้าภายในและภายนอกร่างกาย โดยอาศัยกระแสไฟฟ้าหรือที่เรียกว่ากระแสประสาท เซลล์ประสาทประกอบไปด้วยส่วนประกอบสำคัญ 2 ส่วน ได้แก่

• ตัวเซลล์ประสาท (Cell body)

มีลักษณะค่อนข้างกลม มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 4-25 ไมโครเมตร ตัวเซลล์ประสาทมีข้อมูลทางพันธุกรรม ทำหน้าที่ รักษาโครงสร้างเซลล์ประสาท และให้พลังงานในการขับเคลื่อนกิจกรรมต่าง ๆ ประกอบไปด้วยนิวเคลียส (nucleus) เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (Endoplasmic reticulum) ไรโบโซม (Ribosome) กอลจิ แอพพาราตัส (Golgi apparatus) ไมโทคอนเดรีย (Mitochondria) รวมไปถึงออร์แกเนลล์ (Organelle) อื่น ๆ ที่สร้างสารสื่อประสาทซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของเซลล์ทั้งหมดในร่างกาย โดยตัวเซลล์ประสาทส่วนใหญ่จะอยู่ที่บริเวณระบบประสาทส่วนกลาง (สมองและไขสันหลัง) หรือในปมประสาท (อยู่นอกไขสันหลัง)

• ใยประสาท (Nerve fiber) 

ประกอบไปด้วยส่วนสำคัญคือ เดนไดรต์ (Dendrite) ซึ่งเป็นแขนงประสาทสั้น ๆ จำนวนมากกว่าหนึ่งที่ทำหน้าที่รับกระแสประสาทเข้าสู่ตัวเซลล์ และแอกซอน (Axon) ซึ่งเป็นใยประสาทส่วนที่ยื่นของเซลล์ที่นำกระแสประสาทออกจากตัวเซลล์ โดยมีปลอกไมอีลิน (Myelin sheath) ซึ่งมีคุณสมบัติเป็นฉนวนหุ้มสายไฟฟ้าทำหน้าที่ห่อหุ้มแอกซอนทำให้กระแสประสาทเดินทางไปได้เร็วขึ้น

ประเภทของเซลล์ประสาท

เซลล์ประสาทอาจแบ่งออกได้หลายประเภทตามเกณฑ์ต่อไปนี้

ตามจำนวนขั้ว เซลล์ประสาทอาจแบ่งออกตามจำนวนขั้วได้ 3 ประเภท ได้แก่

• เซลล์ประสาทขั้วเดียว (Unipolar neuron) เป็นเซลล์ที่ส่วนของแอกซอนและเดนไดรต์ที่ใกล้เคียงกันจะรวมเป็นเส้นเดียวกัน ส่งผลให้มีแขนงแยกออกจากตัวเซลล์เพียงแขนงเดียว โดยที่เดนไดรต์จะมีความยาวกว่าแอกซอนมาก นอกจากนี้ยังมีเซลล์ประสาทขั้วเดียวเทียม (Psueudounipolar neuron) ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีแอกซอนออกจากตัวเซลล์เพียงเส้นใยเดียวแต่แตกแขนงเป็นเดนไดรต์ไปรับสัญญาณจากหน่วยรับความรู้สึกที่ส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย แล้วส่งข้อมูลไปยังเซลล์ประสาทที่ไขสันหลัง พบได้ที่เซลล์ประสาทรากบนของไขสันหลัง
• เซลล์ประสาทสองขั้ว (Bipolar neuron) เป็นเซลล์ประสาทที่มีส่วนยื่นแตกแขนงออกไปเป็นสองขั้ว ฝั่งหนึ่งเป็นเดนไดรต์ ส่วนอีกฝั่งหนึ่งเป็นแอกซอน ในความยาวที่ใกล้เคียงกัน โดยมีตัวเซลล์ประสาทกั้นอยู่ ทำหน้าที่เป็นเซลล์ประสาทรับความรู้สึก พบได้ที่บริเวณจอประสาทตา หูชั้นใน และเยื่อดมกลิ่นที่จมูก

• เซลล์ประสาทหลายขั้ว (Multipolar neuron) เป็นลักษณะที่พบได้เยอะที่สุดในร่างกาย ประกอบไปด้วยส่วนที่ยื่นแตกแขนงออกเป็นแอกซอนหนึ่งแขนง และเป็นเดนไดรต์ตั้งแต่หนึ่งขึ้นไป โดยที่แอกซอนจะมีความยาวมากกว่าเดนไดรต์ พบได้ที่สมองและไขสันหลัง

ตามหน้าที่ เซลล์ประสาทบริเวณไขสันหลังอาจแบ่งออกเป็น 3 ประเภทตามหน้าที่ได้ดังนี้

• เซลล์ประสาทรับความรู้สึก (Sensory neuron) เป็นเซลล์ประสาทที่รับความรู้สึกจากสิ่งแวดล้อมภายนอกร่างกาย ไม่ว่าจะเป็นคุณลักษณะทางกายภาพอย่างแสงที่มองเห็นได้ เสียง ความร้อน การกระทบทางกาย หรือจะเป็นคุณลักษณทางเคมีอย่างกลิ่น รส แล้วถ่ายทอดกระแสประสาทเข้าไปยังระบบประสาทจนไปถึงสมองหรือไขสันหลัง เซลล์ประสาทรับความรู้สึกเป็นเซลล์ประสาทขั้วเดียวเทียม ซึ่งหมายความว่ามีแอกซอนเพียงอันเดียวซึ่งแยกออกเป็นสองแขนง

• เซลล์ประสาทสั่งการ (Motor neuron) เซลล์ประสาทสั่งการของไขสันหลังเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ซึ่งเชื่อมต่อกับกล้ามเนื้อ ต่อม อวัยวะ ทั่วทั้งร่างกาย โดยเซลล์เหล่านี้จะส่งแรงกระตุ้นจากไขสันหลังไปยังกระโหลกศีรษะและกล้ามเนื้อเรียบ (กล้ามเนื้อที่เป็นองค์ประกอบของอวัยวะภายในอย่างลำไส้ กระเพาะ ซึ่งทำงานนอกอำนาจจิตใจ เช่น ผนังของเส้นเลือด ผนังของทางเดินอาหาร เป็นต้น) และควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อทั้งหมดโดยตรง เซลล์ประสาทสั่งการเป็นเซลล์ประสาทหลายขั้วซึ่งแต่ละอันมีแอกซอนหนึ่งอันและเดนไดรต์หลายอัน 
• เซลล์ประสาทประสานงาน (Interneuron) เป็นเซลล์ประสาทที่ช่วยให้เซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทสั่งการเชื่อมต่อถึงกันและสื่อสารระหว่างกันได้ จึงมีตำแหน่งอยู่ในสมองและไขสันหลัง และมีวงจรการทำงานที่หลากหลายและซับซ้อน เซลล์ประสาทประสานงานมีหลายขั้วเช่นเดียวกับเซลล์ประสาทสั่งการ 

ความซับซ้อนของเซลล์ประสาทสมอง

ในปัจจุบัน เราอาจแบ่งเซลล์ประสาทไขสันหลังออกเป็น 3 ประเภทตามหน้าที่ของเซลล์ได้ตามที่กล่าวไปข้างต้น แต่สำหรับเซลล์ประสาทสมองนั้นจะมีความแตกต่างระหว่างประเภทของเซลล์ประสาทที่ซับซ้อนกว่ามาก เนื่องจากในสมองมีเซลล์ประสาทประเภทต่าง ๆ หลายสิบหรือหลายร้อยชนิดซึ่งยังคงคิดหาวิธีที่จะจำแนกประเภทอย่างละเอียดอยู่ในปัจจุบัน จึงอาจยังไม่สามารถระบุได้อย่างแน่ชัดว่าเซลล์ประสาทของมนุษย์มีทั้งหมดกี่ประเภท ทั้งนี้ หากในอนาคตสามารถจำแนกประเภทและคุณสมบัติของเซลล์ประสาทสมองได้อย่างสมบูรณ์ ก็อาจช่วยให้มนุษย์สามารถเข้าใจเกี่ยวกับระบบการทำงานที่ซับซ้อนของสมองได้มากยิ่งขึ้น