ระบบประสาทสั่งการ

ระบบสั่งการ หรือ ระบบมอเตอร์ (อังกฤษ: motor system) เป็นคำกว้าง ๆ ที่หมายถึงทั้งระบบประสาทกลางและโครงสร้างนอกระบบประสาทกลางซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว (motor functions) โดยกระตุ้นให้กล้ามเนื้อหดและคลายตัวซึ่งทำให้ร่างกายเคลื่อนไหว โครงสร้างนอกประสาทกลางอาจรวมกล้ามเนื้อโครงร่างและเส้นใยประสาทนำออก (efferent fiber) ที่ส่งไปยังกล้ามเนื้อ โครงสร้างในระบบประสาทกลางรวมทั้งเปลือกสมอง, ก้านสมอง, ไขสันหลัง, ระบบประสาทพีระมิด (ลำเส้นใยประสาทพีระมิด) รวมทั้งเซลล์ประสาทสั่งการบน (UMN), extrapyramidal system, สมองน้อย และเซลล์ประสาทสั่งการล่าง (LMN) ในก้านสมองและไขสันหลัง

ระบบประสาทที่มีหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหว

การทำงานของระบบประสาทสั่งการจะต้องอาศัยสมองหลายบริเวณเพื่อควบคุมและแปลผลให้เกิดการเคลื่อนไหว เช่น somatosensory cortex, supplementary motor area (SMA), premotor cortex, และ basal ganglia เป็นต้น ระบบประสาทที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวสามารถแบ่งออกเป็น 4 ระบบที่ทำงานร่วมกัน ระบบแรกอยู่ในเนื้อเทาของก้านสมองและไขสันหลัง เซลล์ที่เกี่ยวข้องอย่างแรกคือเซลล์ประสาทสั่งการล่าง (LMN) LMN ที่ก้านสมองส่งแอกซอนไปยังกล้ามเนื้อโครงร่างของศีรษะ และ LMN ที่ไขสันหลังส่งไปยังกล้ามเนื้อของร่างกาย เซลล์อย่างที่สองเป็นวงจรประสาทคือเครือข่ายอินเตอร์นิวรอนใกล้ ๆ LMN ซึ่งเป็นแหล่งกระแสประสาทที่ LMN ได้รับโดยหลัก การเริ่มและการควบคุมการเคลื่อนไหวของร่างกายของระบบประสาทจะต้องผ่าน LMN เป็นด่านสุดท้าย ส่วนวงจรประสาทใกล้ ๆ LMN ได้รับกระแสประสาททั้งจากเซลล์ประสาทรับความรู้สึกในระบบประสาทนอกส่วนกลางและจากส่วนต่าง ๆ ในสมอง รูปแบบการเชื่อมต่อกันของวงจรประสาททำให้ประสานการทำงานของกล้ามเนื้อต่าง ๆ ได้อย่างเป็นระเบียบ ในสัตว์ทดลอง แม้ถ้าตัดการเชื่อมต่อของไขสันหลังกับสมองแล้วกระตุ้นวงจรประสาทที่เหมาะสม ก็ยังทำให้สัตว์เคลื่อนไหว (นอกอำนาจจิตใจ) เหมือนกับเดินได้

ระบบที่สองเป็นเซลล์ประสาทสั่งการบน (UMN) ในก้านสมองและเปลือกสมอง ที่ส่งแอกซอนโดยมากไปยังวงจรประสาทใกล้ ๆ LMN และบางครั้งไปยัง LMN โดยตรง ซึ่งจำเป็นเพื่อเคลื่อนไหวร่างกายใต้อำนาจจิตใจและเมื่อต้องใช้ทักษะไม่ว่าจะโดยเวลาหรือโดยปริภูมิ UMN ในส่วนต่าง ๆ รวมทั้ง

• ในสมองกลีบหน้า
  • ใน primary motor cortex (บริเวณบรอดมันน์ 4) และใน premotor cortex (โดยหลักบริเวณบรอดมันน์ 6) จำเป็นเพื่อวางแผน ริเริ่ม และจัดลำดับการเคลื่อนไหวศีรษะ ร่างกาย และแขนขา อนึ่ง บริเวณบรอดมันน์ 8 ในสมองกลีบหน้าก็ทำหน้าที่เช่นเดียวกันในการเคลื่อนไหวตาด้วย
  • ใน inferior frontal gyrus ส่วนหลัง (posterior) โดยปกติในสมองซีกซ้าย ซึ่งเรียกว่า Broca's area หรือบริเวณบรอดมันน์ 44 และ 45 โดยเป็นส่วนของ premotor cortex เป็นส่วนที่ขาดไม่ได้ในการพูด
• ใน anterior cingulate cortex UMN ที่บริเวณบรอดมันน์ 24 ควบคุมกล้ามเนื้อที่ใบหน้าเพื่อแสดงออกความรู้สึกและอารมณ์
• ในก้านสมอง UMN มีหน้าที่ควบคุมความตึงกล้ามเนื้อ ปรับแนวทิศทางตา ศีรษะ และร่างกายตามข้อมูลที่ได้จากระบบการทรงตัว ระบบรับความรู้สึกทางกาย ระบบการได้ยินและระบบการเห็น เป็นระบบที่ขาดไม่ได้ในการไปในที่ต่าง ๆ และในการควบคุมท่าทางและอากัปกิริยา

ระบบที่สามและสี่ไม่ได้ส่งแอกซอนโดยตรงไปยัง LMN หรือวงจรประสาทใกล้ ๆ มัน แต่มันมีอิทธิพลโดยอ้อมด้วยการปรับการทำงานของ UMN ในก้านสมองและเปลือกสมอง ระบบที่สามก็คือสมองน้อยซึ่งทำหน้าที่คล้ายกับระบบเซอร์โวให้แก่ UMN คือมันตรวจจับความแตกต่างระหว่างการเคลื่อนไหวจริง ๆ และการเคลื่อนไหวที่ต้องการ และส่งกระแสประสาทเพื่อลดความแตกต่างไปยัง UMN สมองน้อยทำหน้าที่เช่นนี้ทั้งในระยะสั้นและระยะยาว โดยอย่างหลังเรียกว่า motor learning คนไข้ที่สมองน้อยเสียหายมีปัญหาเคลื่อนไหวร่างกายทั้งโดยทิศทางและโดยความมากน้อยของการเคลื่อนไหว

ระบบที่สี่ก็คือ basal ganglia ซึ่งอยู่ในสมองส่วนหน้า มีหน้าที่ป้องกันไม่ให้ UMN ก่อการเคลื่อนไหวที่ไม่ต้องการ และเตรียมระบบประสาทสั่งการเพื่อเริ่มการเคลื่อนไหว คนไข้ที่สมองส่วนนี้มีปัญหาก็มีจะมีปัญหาการเคลื่อนไหว เช่น คนไข้โรคพาร์คินสันและโรคฮันติงตัน เป็นปัญหาเกี่ยวกับการเปลี่ยนการเคลื่อนไหวใต้อำนาจจิตใจรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง

ลำเส้นใยประสาทพีระมิด

ลำเส้นใยประสาทพีระมิด (pyramidal tract, pyramidal motor system) เริ่มจากศูนย์สั่งการในเปลือกสมอง ลำเส้นใยประสาทนี้มีทั้งเซลล์ประสาทสั่งการบน (UMN) และล่าง (LMN) กระแสประสาทเริ่มมาจากเซลล์พิระมิดขนาดใหญ่คือเซลล์เบ็ตซ์ภายในเปลือกสมองสั่งการ (motor cortex) ซึ่งก็คือส่วน precentral gyrus ของเปลือกสมอง เซลล์เหล่านี้จึงเป็นเซลล์ประสาทสั่งการบนของลำเส้นใยประสาทนี้ แอกซอนของเซลล์จะวิ่งผ่านใต้เปลือกสมองไปยัง corona radiata แล้วไปยัง internal capsule ผ่านสาขาด้านหลัง (posterior) ของ internal capsule ไปยังสมองส่วนกลางและก้านสมองส่วนท้าย (medulla oblongata)

ในส่วนล่างของก้านสมองส่วนท้าย เส้นใยประสาทเหล่านี้ 80–85% จะข้ามไขว้ทแยง (decussate) ไปยังอีกซีกหนึ่งของร่างกาย แล้วลงไปตามเนื้อขาวของ lateral funiculus ในไขสันหลัง ที่เหลือ 15–20% ลงไปตามเนื้อขาวซีกร่างกายเดียวกัน แต่ที่ส่งไปยังปลายแขนปลายขา 100% จะข้ามไปยังซีกตรงข้าม เส้นใยประสาทจะไปยุติที่เนื้อเทาในส่วนปีกหน้า (anterior horn) ของไขสันหลังในระดับต่าง ๆ เป็นส่วนที่มีเซลล์ประสาทสั่งการล่าง (LMN) ซึ่งส่งเส้นประสาทไปยังกล้ามเนื้อส่วนต่าง ๆ

Extrapyramidal system

ดูบทความหลักที่: extrapyramidal system

extrapyramidal motor system ประกอบด้วยระบบที่ปรับและควบคุมกระแสประสาทที่ส่งไปยังกล้ามเนื้อ โดยเฉพาะ basal ganglia และสมองน้อย ในสาขากายวิภาคศาสตร์ extrapyramidal system เป็นเครือข่ายประสาทชีวภาพ เป็นส่วนของระบบสั่งการซึ่งก่อการเคลื่อนไหวเหนืออำนาจจิตใจ ระบบเรียกว่า "extrapyramidal" (นอกพิระมิด) เพื่อให้ต่างกับลำเส้นใยประสาทจากเปลือกสมองส่วนสั่งการ (motor cortex) ที่ส่งแอกซอนผ่านส่วน "พีระมิด" ของก้านสมองส่วนท้าย (medulla oblongata) วิถีประสาทพิรามิด (คือ corticospinal tract และ corticobulbar tract บางส่วน) อาจส่งเส้นประสาทไปยังเซลล์ประสาทสั่งการในไขสันหลังและในก้านสมองโดยตรง เทียบกับ extrapyramidal system ที่มีบทบาทในการปรับและควบคุมเซลล์ประสาทสั่งการโดยอ้อม

ดูเพิ่ม

• Motor skill
• Motor learning
• Motor control
• Motor disorder

เชิงอรรถ

1. ในสาขาประสาทกายวิภาคศาสตร์ corona radiata เป็นแผ่นเนื้อขาวที่ดำเนินไปทางด้านล่าง (ventral) โดยเรียกว่า internal capsule และดำเนินไปด้านบน (dorsal) โดยเป็น centrum semiovale แผ่นที่ประกอบด้วยแอกซอนทั้งที่ส่งขึ้น (ascending) และส่งลง (descending) นี้ขนส่งกระแสประสาทระหว่างเปลือกสมองกับส่วนอื่น ๆ ในระบบประสาทโดยมาก

อ้างอิง

1. • "motor", ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑ ฉบับ ๒๕๔๕, (แพทยศาสตร์) ๑. มอเตอร์, -ยนต์ ๒. -สั่งการ
   • "motor neuron", ศัพท์บัญญัติอังกฤษ-ไทย, ไทย-อังกฤษ ฉบับราชบัณฑิตยสถาน (คอมพิวเตอร์) รุ่น ๑.๑ ฉบับ ๒๕๔๕, (แพทยศาสตร์) เซลล์ประสาทสั่งการ
2. Purves, Dale; Augustine, George J; Fitzpatrick, David; Hall, William C; Lamantia, Anthony Samuel; Mooney, Richard D; Platt, Michael L; White, Leonard E, บ.ก. (2018). Neuroscience (6th ed.). Sinauer Associates. Glossary, motor system, p. G-18. ISBN 9781605353807. motor systems A broad term used to describe all the central and peripheral structures that support motor behavior.
3. VandenBos, Gary R, บ.ก. (2015). motor system. APA dictionary of psychology (2nd ed.). Washington, DC: American Psychological Association. p. 672. doi:10.1037/14646-000. ISBN 978-1-4338-1944-5. the complex of skeletal muscles, neural connections with muscle tissues, and structures of the central nervous system associated with motor functions. Also called neuromuscular system.
4. Augustine, James R. (2008). "15 - The Motor System: Part 1 - Lower Motoneurons and the Pyramidal System". Human Neuroanatomy. San Diego, CA: Academic Press. 15.1. REGIONS INVOLVED IN MOTOR ACTIVITY, p. 259. ISBN 978-0-12-068251-5.
5. Neil R. Carlson (2013). Physiology of Behavior. Boston: Pearson. ISBN 9780205239399. OCLC 769818904.
6. Purves et al (2018), Neural Centers Responsible for Movement, pp. 357-359
7. Rizzolatti, G; Luppino, G (2001). "The Cortical Motor System". Neuron. 31: 889–901.

อ้างอิงอื่น ๆ

• Purves, Dale; Augustine, George J; Fitzpatrick, David; Hall, William C; Lamantia, Anthony Samuel; Mooney, Richard D; Platt, Michael L; White, Leonard E, บ.ก. (2018). "Chapter 16 - Lower Motor Neuron Circuits and Motor Control". Neuroscience (6th ed.). Sinauer Associates. pp. 357–379. ISBN 9781605353807.

แหล่งข้อมูลอื่น

•   วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อเกี่ยวกับ ระบบประสาทสั่งการ