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

บทความหลัก: 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

บทความหลัก: 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

บรรณานุกรม

• Alguire P (1990). "The Eye Chapter 118 Tonometry>Basic Science". ใน Walker HK, Hall WD, Hurst JW (บ.ก.). Clinical methods: the history, physical, and laboratory examinations (3rd ed.). London: Butterworths. ISBN 0-409-90077-X.
• Auditory Processing Disorder (APD) – An overview of current management (PDF), British Society of Audiology APD Special Interest Group. MRC Institute of Hearing Research, August 2011, คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิม (PDF)เมื่อ 2021-08-18, สืบค้นเมื่อ 2021-08-18.
• 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, คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2012-01-06, สืบค้นเมื่อ 2013-09-23.
• 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.

แหล่งข้อมูลอื่น

• วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อเกี่ยวกับ เซลล์ประสาทรับความรู้สึก
• The major classes of somatic sensory receptors, National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine