กระแสประสาทของปลา

By -

เยื่อหุ้มเซลล์ที่มีประจุ+ และประจุ- แยกออกจากกันในเซลล์ประสาท การถ่ายทอดสัญญาณประสาทเมื่อประจุนี้ถูกกระตุ้น เรียกว่า กระแสประสาท จะมีช่องโปรตีนที่ฝังอยู่มากมายที่เยื่อหุ้มเซลล์นี้ ช่องโปรตีนนี้มีอยู่หลายร้อยชนิด แต่มีอยู่เพียง 3 ชนิดที่ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับกระแสประสาท คือ

1. ปั๊มโซเดียม-โปแตสเซียม(sodium-potassium pump) การปั๊มไอออนโซเดียมที่ช่องโปรตีนนี้มีครั้งละ 3 ตัว ที่ออกจากนิวตรอน และปั๊มโปแตสเซียมเข้าไปแทนที่ครั้งละ 2 ตัว ทำให้ในนิวตรอนมีไอออนของโปแตสเซียมมากกว่าภายนอก และภายนอกนิวตรอนจะมีไอออนโซเดียมมากกว่าภายใน

2. ช่องไอออน(ion channels) มีหน้าที่ส่งไอออนที่แตกต่างกันโดยเฉพาะ เช่น ช่องทางเดินของไอออนโปแตสเซียม ช่องทางเฉพาะของไอออนโซเดียม จะเปิดเพื่อให้โมเลกุลของไอออนผ่านเข้าออกเซลล์ประสาทได้ตามปกติ ซึ่งจะขึ้นอยู่กับว่าไอออนในเซลล์มีระดับความเข้มข้นอย่างไร จำนวนประจุที่แตกต่างนี้ ทำให้เซลล์ประสาทระหว่างภายในและภายนอกเยื่อหุ้มเซลล์มีประจุตรงข้ามกัน

3. ช่องประตูโวลเตจ(voltage-gated channels) คำว่าโวลเตจ หมายถึง การวัดประจุ และเมื่อมีคำว่าประตู ก็แสดงว่าสามารถที่จะเปิด-ปิดช่องนี้ได้ ช่องนี้มีอยู่ด้วยกัน 2 ชนิด หน้าที่ของชนิดแรกคือ ถ่ายทอดไอออนโซเดียม และอีกชนิดหนึ่งจะทำหน้าที่ถ่ายทอดไอออนโปแตสเซียม เมื่อได้รับการกระตุ้นจากสิ่งเร้าช่องนี้ก็จะสามารถเปิดหรือปิดได้

เมื่อประจุที่แยกจากกันนี้ อยู่ในระยะพัก(resting potential) ซึ่งอยู่ในสภาพปกติไม่มีการรบกวน ในระยะพักภายในเซลล์ประสาทจะมีประจุ- และด้านนอกของเยื่อหุ้มเซลล์จะมีประจุ+ ซึ่งเรียกกันทางฟิสิกส์ว่า ขั้วประจุ(polarization) จะมีการทำงานประสานกันระหว่างปั๊มโซเดียม-โปแตสเซียม กับช่องทางของโซเดียมและโปแตสเซียมไอออน เพื่อให้ประจุที่เยื่อหุ้มเซลล์มีเสถียรภาพ ปั๊มจะทำหน้าที่ดึงไอออนโซเดียม ออกนอกเซลล์ และดูดโปแตสเซียมเข้าสู่เซลล์ ส่งผลให้ภายในเซลล์มีไอออนโปแตสเซียม มากกว่านอกเซลล์ แต่โปแตสเซียมก็จะซึมออกทางช่องไอออน แล้วไอออนโซเดียมก็จะซึมเข้าเซลล์แทน เนื่องจากไอออนโซเดียมมีช่องน้อยกว่า จึงทำให้โมเลกุลของไอออนโซเดียมผ่านเข้าไปได้น้อยในเซลล์ และเมื่อเข้าไปก็จะถูกปั๊มออกมาทันที ภายในเซลล์จึงมีประจุลบ เซลล์ประสาทวัดประจุภายในได้ประมาณ -70 มิลลิโวลท์ ประจุภายในเซลล์ประสาทจะมีการเปลี่ยนแปลงเมื่อได้รับการกระตุ้น ซึ่งเป็นการถ่ายทอดสัญญาณประสาทที่เรียกว่า แอคชันโพเทนเชียล(action potential) ทำให้เกิดกระแสประสาทขึ้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงนี้สามารถแบ่งออกได้ 4 ขั้นตอนคือ

1. ตัวกระตุ้นเธรชโฮลด์(threshold stimulus) คือ สื่อ ตัวกระตุ้น หรือสิ่งเร้า ที่มีความแรงพอ ที่จะทำให้เกิดการตอบสนองขึ้นได้

2. สามารถถ่ายทอดสัญญาณทางเซลล์ประสาทได้

3. สามารถเดินทางไปยังเซลล์เป้าหมายได้

4. ส่งผลกระทบโดยตรงต่อเซลล์เป้าหมายได้

ปลาจะมีรีเซฟเตอร์ ที่ทำหน้าที่รับความรู้สึกทั่วร่างกายเหมือนกับมนุษย์ รีเซฟเตอร์จะถ่ายทอดสัญญาณไปยังเซลล์ประสาทที่อยู่ใกล้ที่สุดเมื่อตรวจพบสิ่งที่มากระตุ้น สิ่งเร้าที่มากระตุ้นนี้ได้แก่ แสง การเปลี่ยนแปลงทางเคมี ความร้อน ความเย็น ฯลฯ การเปลี่ยนแปลงประจุที่เยื่อหุ้มเซลล์จะเกิดขึ้นเมื่อสิ่งเร้ามีความรุนแรงพอ ซึ่งการเปลี่ยนแปลงมีตามลำดับดังนี้

1. ทำให้ขั้วประจุเปลี่ยนแปลง ไอออนโซเดียมจะไหลเข้ามามากเมื่อช่องประตูโวลเตจของมันเปิดออก ทำให้มีประจุ+ เกิดขึ้นในบริเวณนั้น

2. เมื่อช่องประตูโวลเตจของโซเดียมปิด จะมีโปแตสเซียมถูกขับออกนอกเซลล์ เพราะช่องประตูโวลเตจของไอออนโปแตสเซียมเปิดออก ประจุภายในเซลล์จะถูกปรับให้เป็นประจุลบ เหมือนในระยะพัก

3. ช่องประตูโวลเตนของไอออนโปแตสเซียมจะปิดลงตามเดิม

ลำดับขั้นตอนนี้จะใช้เวลาไม่เกิน 0.5 วินาทีเท่านั้น ซึ่งเป็นเวลาที่สั้นมาก ประจุนี้จะเกิดการปรับไปตลอดตามความยาวของเส้นใยประสาท ทำให้เกิดการส่งสัญญาณประสาทผ่านไปทางแอกซอน เข้าไปยังเดนไดรท์ของเซลล์ประสาทอีกเซลล์หนึ่ง และออกไปอีกเซลล์ประสาทหนึ่งทางแอกซอนและเดนไดรท์ และจะดำเนินอย่างนี้ไปเรื่อยๆ จนกว่าจะถึงที่เป้าหมาย การเดินทางของสัญญาณนี้จะรวดเร็วมาก ประมาณ 120 เมตร/วินาที หรืออาจจะมากกว่านี้ก็ได้

ระหว่างเซลล์ประสาทกับเซลล์กล้ามเนื้อ ที่บริเวณกล้ามเนื้อตรงรอยต่อจะมีช่องว่างระหว่างรอยติดต่อของเซลล์ทั้งสองชนิดอยู่ เรียกว่า ช่องว่างซินแนพติค(synaptic cleft) การถ่ายทอดสัญญาณส่งกระแสประสาทไปยังจุดหมายปลายทางเป็นหน้าที่ของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาท ที่เรียกว่า เยื่อพรีซินแนพติค(presynaptic membrane) ส่วนการรับสัญญาณจากเซลล์กล้ามเนื้อหรือเซลล์ประสาทเป็นหน้าที่ของเยื่อหุ้ม ที่เรียกว่า เยื่อโพสท์ซินแนพติค(postsynaptic membrane) ระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์มีรอยต่อ เรียกว่า ซินแนพส์(synapse) ระหว่างเซลล์ประสาทกับกล้ามเนื้ออาจมีรอยต่อที่เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า นิวโรมาสคิวลาจังชัน(neuromuscular junction)

ที่มา: จากหนังสือเรื่อง มีนวิทยา
เรียบเรียงโดย: สุภาพร สุกสีเหลือง
ภาควิชาชีววิทยา
มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ