เซลล์ประสาทรับความรู้สึก

เซลล์ประสาทรับความรู้สึก หรือ นิวรอนรับความรู้สึก (อังกฤษ: sensory neuron) เป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่เปลี่ยนตัวกระตุ้นภายนอกต่าง ๆ ที่อยู่ในสิ่งแวดล้อม ให้เป็นตัวกระตุ้นภายใน นิวรอนรับความรู้สึกเริ่มทำงานเมื่อเกิดสัญญาณความรู้สึก แล้วส่งข้อมูลความรู้สึกต่อไปในส่วนต่าง ๆ ของระบบประสาท ซึ่งในที่สุดก็จะไปถึงสมองหรือไขสันหลัง โดยที่ไม่เหมือนเซลล์ประสาทของระบบประสาทกลาง ที่มีสัญญาณเข้ามาจากเซลล์ประสาทอื่น ๆ นิวรอนรับความรู้สึกเริ่มทำงานเพราะรับการกระตุ้นด้วยคุณลักษณะทางกายภาพอย่างหนึ่งของตัวกระตุ้น เป็นต้นว่าแสงที่มองเห็นได้ เสียง ความร้อน และการกระทบทางกาย หรือด้วยคุณลักษณะทางเคมี เช่นในกรณีของกลิ่นและรส

ในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อน ระบบประสาทกลางเป็นจุดหมายปลายทางที่นิวรอนรับความรู้สึกส่งข้อมูลไปหา ส่วนในกรณีของสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนน้อยกว่า เช่น ตัวไฮดรา นิวรอนรับความรู้สึกส่งข้อมูลไปยังเซลล์ประสาทสั่งการ (motor neurons) หรือปมประสาทสั่งการ

ในระดับโมเลกุล หน่วยรับความรู้สึกที่อยู่ที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทรับความรู้สึก มีหน้าที่แปลงข้อมูลตัวกระตุ้นให้เป็นพลังประสาทไฟฟ้า ประเภทของหน่วยรับความรู้สึกเป็นตัวตัดสินว่าเซลล์จะมีความไวต่อตัวกระตุ้นแบบไหนยกตัวอย่างเช่น เซลล์ประสาทที่มีหน่วยรับความรู้สึกเชิงกล อาจจะมีความไวต่อตัวกระตุ้นสัมผัส ในขณะที่หน่วยรับกลิ่นก็จ ะยังเซลล์ให้ไวต่อกลิ่น

  ~ 

ประเภท หน้าที่ และโรค

ระบบรับความรู้สึกทางกาย

ดูบทความหลักที่: ระบบรับความรู้สึกทางกาย

ระบบรับความรู้สึกทางกายตอบสนองต่อความรู้สึกต่าง ๆ รวมทั้ง สัมผัส ความดัน ความสั่นสะเทือน อากัปกิริยา ความร้อน ความเย็น และความเจ็บปวด

ตัวเซลล์ของใยประสาทรับรู้ความรู้สึกทางกายแบบนำเข้า (afferent fiber) อยู่ที่ปมประสาทรากหลัง (dorsal root ganglion) ทั่วลำกระดูกสันหลัง เซลล์ประสาทเหล่านี้มีหน้าที่ส่งข้อมูลเกี่ยวกับกายไปยังระบบประสาทกลาง เซลล์ประสาทในปมประสาทที่อยู่ในศีรษะและในร่างกาย ส่งไปยังระบบประสาทกลางข้อมูลเกี่ยวกับตัวกระตุ้นภายนอกที่กล่าวมาแล้วที่เกิดขึ้นทั่วร่างกาย เซลล์ประสาทขั้วเดียวเทียม (pseudounipolar neuron) ซึ่งเป็นเซลล์ที่ส่งศักยะงานไปยังระบบประสาทกลาง อยู่ในปมประสาทรากหลัง (dorsal root ganglia)

ตัวรับแรงกล

ตัวรับความรู้สึกทำกิจเฉพาะที่เรียกว่า ตัวรับแรงกล (อังกฤษ: mechanoreceptor) มักจะหุ้มปลายของใยประสาทนำเข้าเป็นแคปซูลคือเป็นถุงหุ้ม เพื่อช่วยปรับใยประสาทนำเข้าให้ตอบสนองกับตัวกระตุ้นทางกายประเภทต่าง ๆ นอกจากนั้นแล้ว ตัวรับแรงกลยังลดระดับขีดเริ่มเปลี่ยนในการสร้างศักยะงานในใยประสาทนำเข้า และดังนั้น โอกาสที่จะยิงสัญญาณของประสาทนำเข้าจึงมีเพิ่มขึ้นเมื่อมีการกระตุ้นความรู้สึก

ตัวรับอากัปกิริยา (อังกฤษ: proprioceptors) เป็นตัวรับแรงกลอีกประเภทหนึ่ง ซึ่งโดยบทของคำในภาษาอังกฤษแล้วหมายถึง "ตัวรับความรู้สึกเกี่ยวกับตน" ตัวรับความรู้สึกเหล่านี้แสดงข้อมูลที่ตั้งในปริภูมิของแขนขาและส่วนของร่างกายอื่น ๆ

โนซิเซ็ปเตอร์ มีหน้าที่เกี่ยวกับการรับรู้ความเจ็บปวดและความเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ, ความแสบและความระคายเคืองหลังจากที่ได้รับประทานพริก (อันเกิดจากสารประกอบหลักคือแค็ปไซซิน), ความรู้สึกเย็นหลังจากบริโภคสารเคมีบางพวกเช่น menthol หรือ icillin, และความรู้สึกเจ็บปวดโดยทั่วไป มีเหตุมาจากเซลล์ประสาทประเภทนี้

โรคเหตุตัวรับแรงกล

ปัญหาในตัวรับแรงกลสามารถนำไปสู่โรคต่าง ๆ เช่น

• ความเจ็บปวดเหตุเส้นประสาท (neuropathic pain) คือ ความเจ็บปวดอย่างรุนแรงที่เกิดจากประสาทรับรู้ความรู้สึกเสียหาย
• การรู้สึกเจ็บมากกว่าปกติ (hyperalgesia) คือระดับความไวต่อความเจ็บปวดที่เพิ่มขึ้นมีเหตุมาจากประตูไอออนที่รับความรู้สึกคือ TRPM8 ซึ่งปกติตอบสนองต่ออุณหภูมิระหว่าง 23-26 องศาเซลเซียส และให้ความรู้สึกเย็นสืบเนื่องกับสาร menthol และ icillin
• กลุ่มอาการหลงผิดว่าแขนขายังคงอยู่ (phantom limb syndrome) คือ โรคเกี่ยวกับระบบรับความรู้สึก ที่ความรู้สึกเจ็บปวดหรือความรู้สึกว่ามีการเคลื่อนไหว ปรากฏในแขนขาที่ไม่มี (เพราะถูกตัดออกไปเป็นต้น)

การเห็น

ดูบทความหลักที่: ระบบการเห็น

การเห็นเป็นระบบรับความรู้สึกที่ซับซ้อนที่สุดอย่างหนึ่ง ก่อนอื่น ตาต้องเห็นอาศัยการหักเห (refraction) ของแสง ต่อจากนั้น เซลล์รับแสง (photoreceptor cell) จะเปลี่ยนพลังงานแสงเป็นสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งมีการแปลผลโดยระเบียบการเชื่อมต่อกันของไซแนปส์ของเซลล์ประสาทชนิดต่าง ๆ ในเรตินา เซลล์ประสาทหลัก 5 อย่างในเรตินาประกอบด้วย

• เซลล์รับแสง (photoreceptor cell) เปลี่ยนแสงให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า
• เซลล์สองขั้ว (biopolar cell) ทำหน้าที่ส่งสัญญาณไปยังเซลล์ปมประสาทในเรตินา
• เซลล์ปมประสาทในเรตินา (retinal ganglion cells) ทำหน้าที่ส่งสัญญาณไปยังทาลามัส ไฮโปทาลามัส และสมองส่วนกลาง
• เซลล์แนวขวางในเรตินา (retinal horizontal cell) เชื่อมต่อเซลล์สองขั้วภายในเรตินา ทำการประสานและควบคุมสัญญาณจากเซลล์รับแสงหลาย ๆ ตัว ยังให้ตาสามารถปรับตัวเพื่อให้เห็นได้ด้วยดีทั้งในที่สว่างและที่สลัว
• retina amacrine cell ทำหน้าที่ส่งสัญญาณไปยัง เซลล์ปมประสาทในเรตินา และควบคุมเซลล์สองขั้วที่ส่งสัญญาณไปยังเซลล์ปมประสาทในเรตินา

วงจรประสาทพื้นฐานของเรตินาประกอบด้วยเซลล์ประสาท 3 พวกต่อกันเป็นลูกโซ่ เซลล์เหล่านั้นคือ เซลล์รับแสง (จะเป็นเซลล์รูปแท่ง หรือว่า เซลล์รูปกรวย ก็ดี) เซลล์สองขั้ว และเซลล์ปมประสาทในเรตินา เซลล์ปมประสาทเป็นตัวสร้างศักยะงานเพื่อส่งไปยังระบบประสาทกลาง วงจรประสาทนี้เป็นทางสั้นที่สุด (คือตรงที่สุด) ในการส่งข้อมูลการเห็นไปยังสมอง

โรคเหตุตัวรับความรู้สึกเกี่ยวกับการเห็น

ปัญหาและความเสื่อมของเซลล์ประสาทรับความรู้สึกที่เกี่ยวข้องกับการเห็น นำไปสู่โรคหรือความผิดปกติเป็นต้นว่า

• Macular degeneration คือ ความเสื่อมของลานสายตาส่วนกลางเนื่องจากเศษเซลล์ (ที่ตายแล้ว) หรือเศษเส้นเลือดที่สะสมอยู่ในระหว่างเรตินาและคอรอยด์ (เนื้อเยื่อระหว่างเรตินากับชั้นสเครอลา) ซึ่งเข้าไปรบกวนหรือทำลาย การทำงานร่วมกันที่เป็นไปอย่างซับซ้อนของนิวรอนที่อยู่ในที่นั้น
• ต้อหิน คือ การสูญเสียเซลล์ปมประสาทในเรตินา ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียการเห็นบางส่วน จนกระทั่งถึงความบอดทั้งหมด
• โรคจอตาเหตุเบาหวาน (diabetic retinopathy) คือ ความเสียหายในการควบคุมน้ำตาลเนื่องจากโรคเบาหวาน มีผลทำเส้นเลือดตาเล็ก ๆ ในเรตินาให้เสียหาย

การได้ยิน

ระบบการได้ยินมีหน้าที่เปลี่ยนคลื่นความดันที่เกิดจากความสั่นสะเทือนในโมเลกุลอากาศ คือเสียง ไปเป็นสัญญาณที่สมองสามารถใช้งานได้

เซลล์ขน (hair cells) ภายในหู ทำการถ่ายโอนเชิงกล ที่แปลงความเปลี่ยนแปลงของความดันอากาศที่เป็นสื่อของเสียง ไปเป็นสัญญาณไฟฟ้าเพื่อส่งไปยังระบบประสาทกลาง โดยขึ้นอยู่กับทิศทางการเคลื่อนไหวของขน เซลล์ขนอาจจะเกิดการเพิ่มขั้ว (hyperpolarization) หรือการลดขั้ว (depolarization) ถ้าความเคลื่อนไหวไปทาง stereociliaที่สูงที่สุด ประตูแคตไอออน K+ ก็จะเปิด ปล่อยแคตไอออน K+ ให้ไหลเข้าไปในเซลล์ มีผลทำให้เกิดการลดขั้ว (depolarization) ซึ่งเปิดประตู Ca2+ ทำให้เกิดการปล่อยสารสื่อประสาทไปยังใยประสาทการได้ยินที่นำเข้าไปสู่ระบบประสาทกลาง

มีเซลล์ขน 2 ชนิดคือแบบใน (inner) และแบบนอก (outer) เซลล์ขนแบบในเป็นตัวรับความรู้สึก ส่วนเซลล์ขนแบบนอกโดยปกติมาจากแอกซอนนำออก (efferent) ที่มาจากเซลล์ใน superior olivary complex

โรคเหตุตัวรับความรู้สึกเกี่ยวกับการได้ยิน

ปัญหาในตัวรับความรู้สึกเกี่ยวข้องกับระบบการได้ยิน นำไปสู่โรคหรือความผิดปกติเป็นต้นว่า

• โรคประมวลผลการได้ยิน (auditory processing disorder) คือ ข้อมูลการได้ยินได้รับการประมวลผลอย่างผิดปกติในสมอง คนไข้ภาวะนี้ ได้รับข้อมูลเป็นปกติ (คือการรับเสียงของหูชั้นนอก ชั้นกลาง และชั้นใน ไม่ผิดปกติ) แต่สมองไม่สามารถที่จะประมวลข้อมูลการได้ยินอย่างเหมาะสม ทำให้เกิดความพิการในการได้ยิน
• ภาวะเสียการเข้าใจคำพูด (Auditory verbal agnosia) คือ คนไข้เสียการเข้าใจคำพูดผ่านการได้ยิน แต่การได้ยินทั่ว ๆ ไป การพูด การอ่าน และการเขียน ไม่มีปัญหา ภาวะนี้มีเหตุจากความเสียหายในสมองกลีบขมับบนด้านหลัง ทำให้สมองไม่สามารถประมวลข้อมูลการได้ยินอย่างถูกต้อง

ยา

มียาหลายประเภทในตลาดทุกวันนี้ที่ใช้สำหรับควบคุมหรือเยียวยาโรคเกี่ยวกับระบบรับความรู้สึก ตัวอย่างเช่น Gabapentin เป็นยาที่ใช้สำหรับรักษาความเจ็บปวดเหตุเส้นประสาท (Neuropathic pain) โดยที่ยาทำปฏิกิริยากับประตูแคลเซียมที่เปิดปิดโดยศักย์ไฟฟ้า (voltage-dependent calcium channels) ซึ่งมีอยู่ในเซลล์ประสาทที่ไม่ได้รับความรู้สึก

ยาบางอย่างอาจจะใช้สำหรับปัญหาสุขภาพอย่างอื่น แต่ว่า สามารถมีผลข้างเคียงที่ไม่มุ่งหวังในระบบรับความรู้สึก ยามีพิษต่อหู (ototoxic) เป็นยาที่มีผลต่อหูชั้นในรูปหอยโข่ง (cochlear) เช่นยาปฏิชีวนะประเภท aminoglycoside ซึ่งเป็นพิษต่อเซลล์ขน ด้วยการใช้ยาเป็นพิษเหล่านี้ เซลล์ขนซึ่งเป็นตัวปั๊มแคตไอออน K+ ก็จะหยุดทำงาน ดังนั้น พลังงานที่สร้างขึ้นโดย endocochlear potential (ศักย์ภายในหูชั้นในรูปหอยโข่ง) ซึ่งเป็นตัวขับเคลื่อนกระบวนการถ่ายโอนเสียงก็จะระงับไป ซึ่งนำไปสู่การสูญเสียการได้ยิน

สภาพพลาสติกของระบบประสาท

เริ่มตั้งแต่ที่นักวิทยาศาสตร์สังเกตเห็นการสร้างวงจรประสาทใหม่ในสมองของลิง ในการทดลองของนักวิจัยทอบ ที่เมืองซิลเวอร์ สปริง รัฐแมรีแลนด์ ประเทศสหรัฐอเมริกา ก็มีงานวิจัยมากมายเกี่ยวกับสภาพพลาสติกของระบบรับความรู้สึก และได้มีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการรักษาโรคของระบบรับความรู้สึก เทคนิคเช่น การรักษาด้วยการเคลื่อนไหวมีอวัยวะถูกรัด (constraint-induced movement therapy) ที่พัฒนาโดยทอบ ได้ช่วยคนไข้ที่มีแขนขาอัมพาต ให้ได้ใช้แขนขาเหล่านั้นอีก โดยบังคับให้ระบบรับความรู้สึกสร้างวิถีประสาทใหม่ แทนที่วิถีที่ถูกทำลายไปเพราะโรค

กลุ่มอาการหลงผิดว่าแขนขายังคงอยู่ (phantom limb syndrome) เป็นโรคระบบรับความรู้สึกที่คนไข้ที่ถูกตัดแขนขาออก มีความรู้สึกว่าแขนขาที่ถูกตัดออกไปแล้วนั้น ยังมีอยู่ และอาจจะยังมีความรู้สึกเจ็บปวดที่อวัยวะนั้น กล่องกระจกที่พัฒนาโดยรามจันทรัน ได้ช่วยเปลื้องคนไข้ที่มีภาวะนี้จากความรู้สึกเจ็บปวดในอวัยวะที่ไม่มีเหล่านั้น

กล่องกระจกเป็นอุปกรณ์ง่าย ๆ ซึ่งใช้กระจกเงาในกล่องเพื่อสร้างภาพลวงตาที่ระบบรับความรู้สึกเข้าใจว่า มันเห็นมือ 2 มือแทนที่จะเห็นแค่มือเดียว และดังนั้น เปิดโอกาสให้ระบบรับความรู้สึกควบคุม "อวัยวะผี" นั้น เมื่อทำอย่างนี้ ระบบรับความรู้สึกสามารถสร้างความคุ้นเคยกับความไม่มีของอวัยวะนั้น และในที่สุดก็ช่วยระงับอาการของภาวะนี้

ประเภทของใยประสาท

ใยประสาทของระบบประสาทส่วนปลายสามารถแบ่งประเภทโดยลักษณะต่าง ๆ เป็นต้นว่า ความเร็วของการส่งสัญญาณในแอกซอน ความมีปลอกไมอีลิน และขนาดของใยประสาท ยกตัวอย่างเช่น มีใยประสาทประเภทซี (C) และใยประสาทประเภทเอเด็ลตา (Aδ) ใยประสาทเหล่านี้พร้อมทั้งเซลล์ประสาทประกอบกันเป็นระบบประสาท

ดูเพิ่ม

• ตัวรับความรู้สึก (เซลล์รับความรู้สึก)
• ระบบรับความรู้สึก

เชิงอรรถและอ้างอิง

1. Purves et al., 207-392
2. Purves et al., pg 207
3. Purves et al., 209
4. Purves et al., 215-216
5. แค็ปไซซิน (Capsaicin) เป็นสารเคมีกัมมันต์ในพริก ซึ่งเป็นพืชในสกุล Capsicum เป็นสารระคายเคืองในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม รวมทั้งมนุษย์ และทำให้เกิดความรู้สึกร้อนในเนื้อเยื่อที่ถูกกระทบสัมผัส
6. Lee 2005
7. Lee 2005
8. Lee 2005
9. Halligan 1999
10. de Jong 2006
11. Alguire 1990
12. Diabetic retinopathy 2005
13. การเพิ่มขั้ว (hyperpolarization) เป็นความเปลี่ยนแปลงของศักย์เยื่อหุ้มเซลล์ โดยความเป็นขั้วลบมากขึ้น เป็นความเป็นไปที่ตรงกันข้ามกับการทำให้ไร้ขั้ว (depolarization) เป็นการห้ามการสร้างศักยะงานของเซลล์ โดยเพิ่มระดับการกระตุ้นที่จะเปลี่ยนศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ ให้ไปถึงระดับขีดเริ่มเปลี่ยนที่จะให้เกิดศักยะงาน
14. stereocilia เป็นส่วนดัดแปลงบนยอดของเซลล์ ต่างจากซีเลีย และไมโควิลไล (microvilli) แต่มีส่วนเหมือนกับไมโควิลไล มากกว่าซีเลีย คือเป็นส่วนของเยื่อหุ้มเซลล์ที่ยื่นออกมา
15. superior olivary complex (ตัวย่อ SOC) เป็นกลุ่มของนิวเคลียสในก้านสมองที่มีหน้าที่หลายอย่างเกี่ยวกับการได้ยิน และเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของวิถีประสาททั้งขาขึ้นและทั้งขาลง
16. Purves et al., pg 327-330
17. Auditory processing disorder, 2004
18. Stefanatos et al., 2005
19. Lee 2005
20. Priuska and Schact 1997
21. การรักษาด้วยการเคลื่อนไหวมีอวัยวะถูกรัด (constraint-induced movement therapy) เป็นแบบหนึ่งของการพยาบาลฟื้นสภาพ ที่เพิ่มระดับการใช้งานของอวัยวะเบื้องบน ในคนไข้โรคหลอดเลือดสมองและโรคระบบประสาทกลางอื่น ๆ
22. Schwartz and Begley 2002
23. Ramachandran 1998

แหล่งข้อมูลอื่น

• Alguire P (1990) . "The Eye Chapter 118 Tonometry>Basic Science". in Walker HK, Hall WD, Hurst JW. Clinical methods: the history, physical, and laboratory examinations (3rd ed.) . London: Butterworths. ISBN 0-409-90077-X. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/bookshelf/br.fcgi?book=cm&partid=222#A3607.
• "Auditory Processing Disorder (APD) . Pamphlet, (2004) .". British Society of Audiology APD Special Interest Group. MRC Institute of Hearing Research. http://www.ihr.mrc.ac.uk/research/apd.php/apd.php?page=apd_docs.
• De Jong, Ptvm. "Mechanisms of Disease: Age-Related Macular Degeneration." New England Journal of Medicine 355 14 (2006) : 1474-85. Print.
• Halligan, P. W., A. Zeman, and A. Berger. "Phantoms in the Brain - Question the Assumption That the Adult Brain Is "Hard Wired"." British Medical Journal 319 7210 (1999) : 587-88. Print.
• Lee, Y., Lee, C. H., & Oh, U. (2005) . Painful channels in sensory neurons. [Review]. Molecules and Cells, 20 (3), 315-324. Print.
• "NIHSeniorHealth: Diabetic Retinopathy - Causes and Risk Factors". Diabetic Retinopathy. NIHSenior Health. 2005. http://nihseniorhealth.gov/diabeticretinopathy/causesandriskfactors/02.html.
• Priuska, E.M. and J. Schact (1997) Mechanism and prevention of aminoglycoside ototoxicity: Outer hair cells as targets and tools. Ear, Nose, Throat J. 76: 164-171.
• Purves, D., Augustine, G.J., Fitzpatrick, D., Hall, W.C., LaMantia, A., McNamara, J.O., White, L.E. Neuroscience. Fourth edition. (2008) . Sinauer Associates, Sunderland, Mass. Print.
• Ramachandran, V. S. and S. Blakeslee (1998), Phantoms in the brain: Probing the mysteries of the human mind., William Morrow & Company, ISBN 0-688-15247-3. Print.
• Schwartz and Begley 2002, p. 160; "Constraint-Induced Movement Therapy", excerpted from "A Rehab Revolution," Stroke Connection Magazine, September/October 2004. Print.
• Stefanatos GA, Gershkoff A, Madigan S (2005) . "On pure word deafness, temporal processing, and the left hemisphere". Journal of the International Neuropsychological Society : JINS 11 (4) : 456–70; discussion 455.