สมองและพฤติกรรม Brain and Behavior ศ. มานิต ศรีสุรภานนท์ ภาควิชาจิตเวชศาสตร์ คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

เนื้อหา (Contents) การศึกษาโครงสร้างสมอง เซลล์ประสาท (Neuron) ประสาทกายวิภาค (Neuroanatomy) Cerebral Hemispheres อารมณ์

บทนำ (1) สมัยโบราณ:สภาพจิตใจและพฤติกรรมของมนุษย์เป็นผลมาจากหัวใจและอวัยวะภายใน โดยเฉพาะ กระบังลม (diaphragm) โรค schizophrenia ซึ่งมีรากศัพท์มาจากคำว่า schism + diaphragm = ความแตกแยกของจิตใจ Galen (ค.ศ. 129-199) บิดาแห่งประสาทจิตวิทยาสมัยใหม่ (modern neuropsychology): สภาพจิตใจและพฤติกรรมของมนุษย์เป็นผลมาจากสมอง

บทนำ (2) ความรู้เกี่ยวกับความสัมพันธ์ของสมองกับพฤติกรรมเพิ่มขึ้นมากในช่วง 2-3 ทศวรรษที่ผ่านมา หลังจากที่มีการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น computed tomography (CT) scan, magnetic resonance imaging (MRI) มาใช้ศึกษาโครงสร้างของสมอง

การศึกษาโครงสร้างสมอง (1) 1. Computed Tomography (CT) Scans เริ่มนำมาใช้ครั้งแรกในปี ค.ศ. 1972 และมีการนำมาใช้แพร่ลายมากในปัจจุบัน ภาพของ CT scans เกิดจากการฉายรังสีเป็นมุม 360 องศาจากด้านหนึ่งของศีรษะ  เครื่องอ่านปริมาณกัมมันตรังสีที่ผ่านออกมาอีกด้านหนึ่ง  การสร้างภาพของสมองตามความเข้มข้นของรังสีที่ตรวจรับได้

การศึกษาโครงสร้างสมอง (2) เนื้อเยื่อที่มีความเข้มข้นสูง เช่น กระดูก จะดูดซับรังสีมาก  รังสีผ่านออกมาน้อย  บริเวณสีขาว เนื้อเยื่อที่มีความเข้มข้นต่ำ เช่น ช่องว่างในสมอง จะดูดซับรังสีน้อย  รังสีผ่านออกมามาก  บริเวณสีดำ เนื่องจากกระดูกเป็นเนื้อเยื่อที่ดูดซับรังสีมาก ทำให้ภาพของ CT scans ของสมองไม่ชัดเจนนัก

การศึกษาโครงสร้างสมอง (3)

การศึกษาโครงสร้างสมอง (4) 2. Magnetic Resonance Imaging (MRI) Scans MRI scans เริ่มนำมาใช้ในปี ค.ศ. 1982 และได้รับความนิยมมากขึ้นในปัจจุบัน MRI scans ต่างจาก CT scans คือ MRI scans ไม่มีการส่งผ่านกัมมันตภาพรังสี

การศึกษาโครงสร้างสมอง (5) การหมุนของ nucleus ของแต่ละ atom  พลังงานไฟฟ้า  สนามแม่เหล็ก  ทำปฏิกิริยากับสนามแม่เหล็กของเครื่อง  เครื่องทำการสร้างภาพ เนื่องจาก nucleus ของเนื้อเยื่อแต่ละชนิดจะมีลักษณะการหมุนที่แตกต่างกัน ความเข้มหรือจางของสีขาวดำที่เกิดจากเนื้อเยื่อแต่ละชนิดจึงแตกต่างกัน ภาพที่เกิดจาก MRI scans จึงมีความชัดเจนสูง

การศึกษาโครงสร้างสมอง (6)

เซลล์ประสาท (1) เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่รับ, บันทึก และส่งผ่านข้อมูลต่างๆ ในร่างกาย เซลล์ประสาทมีขนาดและโครงสร้างแตกต่างกันซึ่งแบ่งออกได้เป็น 3 ส่วนดังนี้ คือ 1. Soma (cell body): ส่วนที่มี cell nucleus และโครงสร้างอื่นที่ทำให้เซลล์ทำงานได้ตามปกติ 2. Dendrite: ส่วนที่รับกระแสประสาทจากเซลล์อื่น

เซลล์ประสาท (2) 3. Axon: ส่วนที่ส่งกระแสประสาทไปสู่เซลล์ตัวอื่น

เซลล์ประสาท (3) การสื่อสารภายในเซลล์ประสาท: ทำโดยการส่งคลื่นไฟฟ้าไปตาม dendrite หรือ axon ซึ่งคลื่นไฟฟ้าเหล่านี้เกิดจากการผ่านเข้าออกของสารหลายตัว โดยเฉพาะ sodium (Na) และ potassium (K) การสื่อสารระหว่าง neuron: ทำโดยการส่งผ่านสารเคมีระหว่างกัน เช่น neurotransmitters

เซลล์ประสาท (4)

เซลล์ประสาท (5)

ประสาทกายวิภาค (1) ระบบประสาทของมนุษย์แบ่งออกได้เป็น 2 ระบบใหญ่ๆ คือ 1. Central nervous system: สมอง (brain) และไขสันหลัง (spinal cord) 2. Peripheral nervous system: somatic division (เกี่ยวกับการเคลื่อนไหวที่ตั้งใจ) และ autonomic division (เกี่ยวกับการทำงานแบบอัตโนมัติ)

ประสาทกายวิภาค (2) สมองเป็นอวัยวะที่ซับซ้อนที่สุดของร่างกายมนุษย์ มีน้ำหนักราว 1,400 กรัม (ประมาณ 2% ของน้ำหนักตัว) สมองแบ่งออกได้เป็น 6 ส่วนใหญ่ๆ คือ 1. Telencephalon: cerebral cortices และ basal ganglia 2. Diencephalon: thalamus, limbic system และ hypothalamus

ประสาทกายวิภาค (3) 3. Midbrain: substantia nigra, ventral tegmental area (VTA), raphe nuclei และ reticular formation 4. Pons 5. Medulla oblongata 6. Cerebellum

A young woman brain

A young man brain

Telencephalon Corpus callosum Cerebellum Midbrain Diencephalon Pons Medulla oblongata

ประสาทกายวิภาค (4) 1. Telencephalon 1.1 Cerebral cortices a. Frontal lobes: การเคลื่อนไหวโดยตั้งใจ, การแก้ปัญหา, การวางแผน และความจำทันที b. Temporal lobes: การได้ยิน, การเข้าใจภาษาที่ได้ยิน, การเรียนรู้, ความจำ, แรงจูงใจ (motivation) และอารมณ์ c. Parietal lobes: การรับสัมผัสทางกาย และการแยกการรับสัมผัส d. Occipital lobes: การมอง และการแปลผลจากข้อมูลที่เห็น

ประสาทกายวิภาค (5) 1.2 Basal ganglia: กลุ่มของศูนย์กลางเซลล์ประสาท (nuclei) ที่อยู่ใต้ cortex - กลุ่มที่สำคัญ คือ caudate nucleus, putamen และ globus pallidus ทำหน้าที่ควบคุมความตึงตัวของกล้ามเนื้อและประสานการเคลื่อนไหว (ผิดปกติ  สั่นและแข็งทื่อได้) นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับความจำด้านหัตถการด้วย (ผิดปกติ  ผูกเชือกร้องเท้าหรือติดกระดุมไม่ได้)

ประสาทกายวิภาค (6) 2. Diencephalon 2.1 Thalamus: เป็น nuclei ที่อยู่ด้านในของสมอง มีหน้าที่รับข้อมูลด้านการรับสัมผัส (ยกเว้นการได้กลิ่น) จากส่วนต่างๆ ของร่างกายและส่งผ่านข้อมูลดังกล่าวไปที่ cerebral cortex (บางส่วนของ thalamus เกี่ยวข้องกับอารมณ์และความจำด้วยเช่นกัน)

ประสาทกายวิภาค (7) Limbic system

ประสาทกายวิภาค (8) 2.2 Limbic system: เกี่ยวข้องกับอารมณ์ ความผิดปกติที่ระบบนี้อาจเป็นสาเหตุให้เกิดอารมณ์การโกรธรุนแรง, ความวิตกกังวล, ความต้องการทางเพศมากขึ้นหรือน้อยลง 2.3 Hypothalamus: เป็นส่วนหนึ่งของ limbic system มีหน้าที่เกี่ยวกับวงจรหลับ-ตื่น (sleep-wake cycle), ควบคุมระบบประสาทอัตโนมัติ/การทำงานของ pituitary gland, ความหิว และความก้าวร้าว

ประสาทกายวิภาค (9) 3. Midbrain 3.1 Substantia nigra: เป็น nuclei ที่มีแขนงยื่นไปสู่บริเวณ caudate nucleus และ putamen ทำหน้าที่ควบคุมความตึงของกล้ามเนื้อและประสานการเคลื่อนไหว (ผิดปกติ  สั่นและแข็งทื่อได้) 3.2 Ventral tegmental area (VTA): เป็น nuclei ที่มีแขนงยื่นไปสู่บริเวณ frontal lobes (mesocortical tract) และ limbic system (mesolimbic tract) (ผิดปกติ  โรคจิตเภท หรือ schizophrenia)

ประสาทกายวิภาค (10) 3.3 Raphe nuclei: เป็น nuclei ที่อยู่กึ่งกลางของ midbrain, pons และ medulla (ผิดปกติ  ความผิดปกติของการนอน, อารมณ์ และพฤติกรรมก้าวร้าว) 3.4 Reticular formation: เป็น nuclei ที่กระจายอยู่ใน midbrain, pons และ medulla มีหน้าที่เกี่ยวกับการรู้สึกตัว (consciousness) (ผิดปกติ  อาการสับสน (confusion), ไม่รู้ตัว หรือ coma ได้)

ประสาทกายวิภาค (11) 4. Pons: มีหน้าที่เกี่ยวกับการนอน, การตอบสนองทางกายและทางอารมณ์ต่อความเครียด (physical and emotional responses to stress) และระบบรับสัมผัส 5. Medulla oblongata: มีหน้าที่ควบคุมอัตราการหายใจและการเต้นของหัวใจ 6. Cerebellum: มีหน้าที่เกี่ยวกับการทรงตัว, ท่าเดิน และการควบคุมการเคลื่อนไหว

Cerebral Hemisphere (1) Cerebral Hemisphere (CH) ทำงานในลักษณะการจัดการ (รับสัมผัสหรือสั่งการเคลื่อนไหว) ด้านตรงข้าม Lt และ Rt CHs สื่อสารกันผ่าน corpus callosum คนส่วนใหญ่จะมี Lt หรือ Rt CH เป็นข้างที่เด่น (dominant) ผู้ที่ถนัดขวาเกือบทั้งหมดจะมี Lt dominant CH

Cerebral Hemisphere (2) 2/3 ของผู้ที่ถนัดซ้ายจะมี Lt dominant CH เช่นกัน ที่เหลือประมาณ 1/3 จะมี Rt dominant CH Dominant CH (ซึ่งก็คือ Lt CH ในคนส่วนใหญ่) มีหน้าที่ด้านภาษา, ความคิดที่เป็นตรรกะ และการวิเคราะห์ข้อมูล Nondominant CH (ซึ่งก็คือ Rt CH ในคนส่วนใหญ่) มีหน้าที่ด้านการเคลื่อนไหว, การสังเคราะห์ (synthesis), ความเข้าใจ และการสื่อสารด้านอารมณ์