บทที่ 8 การรับรู้และการตอบสนอง

งานนำเสนอเรื่อง: "บทที่ 8 การรับรู้และการตอบสนอง"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 บทที่ 8 การรับรู้และการตอบสนอง
บทที่ 8 การรับรู้และการตอบสนอง Biology (40243) Miss Lampoei Puangmalai

2 บทที่ 8 การรับรู้และการตอบสนอง
บทที่ 8 การรับรู้และการตอบสนอง 8.1 การรับรู้และการตอบสนอง 8.2 การตอบสนองของสิ่งมีชีวิตชั้นต่ำและสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นต่ำบางชนิด 8.3 เซลล์ประสาท 8.4 การทำงานของเซลล์ประสาท 8.5 โครงสร้างของเซลล์ประสาท 8.6 การทำงานของระบบประสาทสั่งการ 8.7 อวัยวะรับความรู้สึก

3 จุดประสงค์การเรียนรู้
2. สืบค้นข้อมูล สำรวจตรวจสอบ อธิบาย และจำแนก ส่วนประกอบและหน้าที่ของเซลล์ประสาท พร้อมทั้งสรุปการเกิดกระแสประสาท

4 Nervous system

5 8.3 เซลล์ประสาท Nervous system มี nerve tissue ซึ่งประกอบด้วยเซลล์ 2 ชนิด คือ 1. nerve cell (neuron) 2. supporting cell

6 เซลล์ประสาท (nerve cell)
ตัวเซลล์ (cell body) ใยประสาท (nerve fiber) Cell body เป็นส่วนของ cytoplasm และ nucleus มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 4-25 ไมโครเมตร ภายในมีออร์แกเนลล์ที่สำคัญ คือ mitochondria , ER , Golgi ‘s complex จำนวนมาก Nerve fiber เป็นส่วนของเซลล์ที่ยื่นออกมาจากตัวเซลล์มีลักษณะเป็นแขนงเล็ก ๆ Nerve fiber ที่นำกระแสประสาทเข้าสู่ตัวเซลล์ เรียกว่า dendrite Nerve fiber ที่รับกระแสประสาทออกจากตัวเซลล์ เรียกว่า axon Nerve cell แต่ละเซลล์จะมี dendrite แยกออกจากตัวเซลล์หนึ่งใยหรือหลายใย ส่วน axon มีเพียงใยเดียวเท่านั้น

7

8 โครงสร้างเซลล์ประสาท

9 http://faculty. southwest. tn. edu/rburkett/A&P1_nervous_system_lab

10

11 Axon ใยประสาทของ axon ประกอบด้วย
1. เยื่อไมอีลิน (myelin sheath) มาหุ้มใยประสาท 2. เซลล์ชวันน์ (schwann cell) เป็นเซลล์ค้ำจุนชนิดหนึ่ง 3. โนดออฟแรนเวียร์ (node of Ranvier) เป็นบริเวณรอยต่อของ schwann cell แต่ละเซลล์ ไม่มี myelin sheath

12 http://faculty. southwest. tn. edu/rburkett/A&P1_nervous_system_lab

13 http://faculty. southwest. tn. edu/rburkett/A&P1_nervous_system_lab

14 Nerve cell จำแนกตามหน้าที่ได้ 3 ชนิด
1. เซลล์ประสาทรับความรู้สึก (sensory neuron) คือ เซลล์ประสาทที่รับกระแสประสาทจากหน่วยรับความรู้สึก แล้วถ่ายทอดกระแสประสาทไปยัง motor neuron 2. เซลล์ประสาทสั่งการ (motor neuron) มักมี axon ยาวกว่า dendrite เสมอ เพราะ เซลล์ประสาทต้องส่งกระแสประสาทจากไขสันหลัง ไปสู่หน่วยปฎิบัติการไกล ๆ เช่น กล้ามเนื้อแขน-ขา 3. เซลล์ประสาทประสานงาน (association neuron) เป็นตัวเชื่อม 1 , 2 ยาวเพียง 4-5 ไมโครเมตรเท่านั้น อยู่ภายใน สมองและไขสันหลัง

15 Neurons also vary with respect to their functions :
Sensory neurons carry signals from the outer parts of your body (periphery) into the central nervous system. Motor neurons (motoneurons) carry signals from the central nervous system to the outer parts (muscles, skin, glands) of your body. Receptors sense the environment (chemicals, light, sound, touch) and encode this information into electrochemical messages that are transmitted by sensory neurons. Interneurons connect various neurons within the brain and spinal cord.

16

17 Neurons occur in 3 varieties :
unipolar types-sensory neurons located in dorsal root ganglia bipolar types-sensory neurons found in the special senses multipolar types-the majority of neurons

18 http://faculty. southwest. tn. edu/rburkett/A&P1_nervous_system_lab

19

20 Synapse What is Synapse ? Axon อาจแตกออกเป็นกิ่งก้านหลายอัน
แล้วไปอยู่ชิดกับ cell body หรือส่วนของ dendrite ของเซลล์ประสาทอื่น หรือหน่วยปฏิบัติงาน เพื่อถ่ายทอดกระแสประสาท บริเวณที่อยู่ใกล้กัน เรียกว่า synapes

21 Synapse

22

23

24 FUNCTIONAL TERMINOLOGY of Neurons -
 Nerve   -  bundle of neurons wrapped in connective tissue Ganglia -  cluster of cell bodies of individual neurons       Sensory neurons... (afferent neurons) - external stimuli from receptors toward CNS Interneurons... integrate & relay sensory input to motor neuron Motor Neurons... (efferent neurons) - convert signals to effector cells = response 

25 8.4 การทำงานของเซลล์ประสาท
กระแสประสาทเกิดจาก สิ่งเร้าชนิดต่าง ๆ เช่น เสียง ความร้อน สารเคมีสารเคมี ที่มากระตุ้นหน่วยรับความรู้สึก จะถูกเปลี่ยนให้เป็นกระแสประสาท

26 การเกิดกระแสประสาท จากการวิจัยของนักสรีรวิทยาหลายท่าน โดยเฉพาะ
ฮอดจ์กิน (A.L. Hodgkin) และ ฮักซเลย์ (A.F. Huxley) ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2506 ทำให้ทราบว่ากระแสประสาทเกิดขึ้นได้อย่างไร ? โดยการนำ microelectrode ซึ่งมีลักษณะคล้ายหลอดแก้วที่ดึงให้ยาว ตรงปลายเรียวเป็นท่อขนาดเล็ก มาต่อกับมาตรวัดความต่างศักย์ไฟฟ้า จากนั้นเสียบปลายของ microelectrode เข้าไปใน axon ของหมึก และแตะปลายอีกข้างหนึ่งที่ผิวด้านนอกของ axon ของหมึก

27

28 How to measure cell electrical potentials

29 การเกิดกระแสประสาท สามารถวัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายใน และภายนอกเซลล์ประสาทของหมึกพบว่ามีค่าประมาณ -70 มิลลิโวลต์ ซึ่งเป็นศักย์เยื่อเซลล์ระยะพัก (resting membrane potential) เยื่อหุ้มเซลล์มีโปรตีนทำหน้าที่ควบคุมการเข้าออกของไออนบางชนิด เช่น NA+ เรียกว่า ช่องโซเดียม K+ เรียกว่า ช่องโพแทสเซียม การเปลี่ยนความต่างศักย์ดังกล่าวนี้เรียกว่า action potential หรือกระแสประสาท (nerve impulse)

30

31

32

33 sodium-potassium pump
ขณะที่เซลล์ประสาทยังไม่ถูกกระตุ้น พบว่า สารละลายภายนอกเซลล์มี Na+ สูงกว่าในเซลล์ ขณะที่สารละลายภายในเซลล์มี K+ สูงกว่าภายนอกเซลล์ จากความแตกต่างของไอออนนี้ เซลล์สามารถดำรงความเข้มข้นอยู่ได้ เพราะ อาศัยพลังงานจาก ATP ดัน Na+ ออกไปนอกเซลล์ทางช่องโซเดียม พร้อมกับดึง K+ เข้ามาในเซลล์ทางช่องโพแทสเซียม ในอัตราส่วน 3Na+ : 2K+ เรียกกระบวนการนี้ว่า sodium-potassium pump

34 sodium-potassium pump

35 http://fajerpc. magnet. fsu

36 Depolarization เมื่อมีสิ่งเร้ามากระตุ้นเซลล์ประสาท ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลง คือ Na+ จะเข้ามาในเซลล์มากขึ้น ภายในเซลล์จะเป็นลบ (-) น้อยลง ความต่างศักย์ที่เยื่อเซลล์จะเปลี่ยนจาก -70 มิลลิโวลต์ เป็น +50 มิลลิโวลต์ เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า depolarization

37

38

39 Repolarization เมื่อ Na+ ผ่านเข้ามาในเซลล์สักครู่
ช่องโซเดียมจะปิด ขณะที่ช่องโพแทสเซียมจะเปิด ทำให้ K+ ออกมานอกเซลล์ได้ ทำให้เซลล์สูญเสียประจุบวก (+) และภายในเซลล์จะเปลี่ยนเป็นลบ (-) ความต่างศักย์ที่เยื่อเซลล์จะเปลี่ยนจาก +50 มิลลิโวลต์ เป็น -70 มิลลิโวลต์ กลับสู่สภาพเดิม เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า repolarization

40

41

42

43 Expanded explanation of step 3 above :

44

45 Excitatory Postsynaptic Potential (EPSP)

46 Myelin sheath มีผลกับความเร็วของกระแสประสาทหรือไม่ ?
ถ้าใยประสาทมี myelin sheath หุ้ม myelin sheath จะทำหน้าที่ เป็นฉนวนกั้นประจุไฟฟ้าที่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ดังนั้น axon ตรงบริเวณที่มี myelin sheath หุ้ม จะไม่มี action potential เกิดขึ้น action potential จะเคลื่อนที่จาก node of Ranvier ไปยังอีก node of Ranvier หนึ่ง ตลอดความยาวของใยประสาท เนื่องจาก depolarization เคลื่อนที่เข้าหา Na+ บริเวณ node of Ranvier ไปยังบริเวณถัดไป ซี่งใช้เวลาน้อยกว่า การเคลื่อนที่ของกระแสประสาทที่ไม่มี myelin sheath หุ้ม

47

48

49 ปัจจัยที่มีผลต่อความเร็วของกระแสประสาท
1. myelin sheath 2. เส้นผ่านศูนย์กลางของใยประสาท 3. ระยะห่างของ node of Ranvier

50 การถ่ายทอดกระแสประสาทระหว่างเซลล์ประสาท
การถ่ายทอดกระแสประสาทระหว่างเซลล์ประสาทได้ เนื่องจาก มี สารสื่อประสาท (neurotransmitter) เช่น Acetylcholine Norepinephrine Endophine

51 Acetylcholine

52 Here are some neurotransmitters

53 Synapse รอยต่อระหว่าง Synapse นั้นมีช่องขนาด 0.02 ไมโครเมตร คั่นอยู่
ที่ปลาย axon จะมีถุงขนาดเล็ก และ mitochondria สะสมอยู่มาก ภายในถุงจะบรรจุ neurotransmitter อยู่ เมื่อกระแสประสาทเคลื่อนที่มาถึงปลาย axon ถุงเล็ก ๆ ดังกล่าวจะเคลื่อนที่ไปรวมตัวกับเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ถัดไป ทำให้ กระแสประสาทที่ถูกกระตุ้น มีกระแสประสาทเกิดขึ้น และถูกถ่ายทอดต่อไป

54

55 http://www. estrellamountain. edu/faculty/farabee/biobk/BioBookNERV

56

57 การส่ง neurotransmitter
เมื่อ neurotransmitter ถูกปล่อยออกมา เข้าสู่ช่อง synapse Neurotransmitter จะไปจับกับ โปรตีนที่เยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทหลัง synapse ทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของไอออนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ เกิดการเปลี่ยนแปลงความต่างศักย์ที่ dendrite ของเซลล์ประสาทหลัง synapse ทำให้เกิดการส่งกระแสประสาทต่อไป

58 http://www. besttreatments. co

59

60

61 This electron micrograph illustrates the important componants of a CNS synapse

62 As summarized in the figure, the vesicle cycle involves :
targeting, tethering, docking release membrane recovery and transmitter breakdown / recovery vesicle replenishment / recycling

63

64 การส่ง neurotransmitter
Neurotransmitter ที่เหลืออยู่ในช่อง synapse จะถูกสลายโดยเอนไซม์ สารที่ได้จากการสลายอาจจะนำกลับเข้าไปสร้าง neurotransmitter ใหม่ บางส่วนกำจัดออกทางระบบเลือด ดังนั้น dendrite จึงถูกกระตุ้นเฉพาะเวลาที่ axon ปล่อย neurotransmitter ออกมาในช่วงสั้น ๆ เท่านั้น

65 ยามีผลต่อกระแสประสาท ?
ยาที่มีผลต่อการถ่ายทอดกระแสประสาทที่ synape เช่น ยาระงับประสาท นิโคติน คาเฟอีน แอมเฟตามีน สารที่สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ที่มาสลายสารสื่อประสาร เช่น ยาฆ่าแมลงบางชนิด

66 References สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. หนังสือเรียนสาระการเรียนรู้พื้นฐานและเพิ่มเติม ชีววิทยา เล่ม 3. กระทรวงศึกษาธิการ. กรุงเทพฯ : หน้า.

67 Thank you Miss Lampoei Puangmalai Major of biology
Department of science St. Louis College Chachoengsao