สรีรวิทยาของระบบประสาทอัตโนมัติและการควบคุมอวัยวะภายใน

ระบบประสาทอัตโนมัติ (ANS) เป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทที่ควบคุมอวัยวะภายในและสภาพแวดล้อมภายในร่างกายโดยส่วนใหญ่จะอยู่ภายใต้การควบคุมที่ต่ำกว่าระดับจิตสำนึก โดยจะทำงานกับหัวใจ หลอดเลือด ทางเดินหายใจ ลำไส้ ต่อมต่างๆ และอวัยวะภายในอื่นๆ เพื่อปรับการเต้นของหัวใจ ความดันโลหิต การย่อยอาหาร การหลั่ง การควบคุมอุณหภูมิ และการทำงานอื่นๆ อีกมากมาย เพื่อรักษาสภาพภายในร่างกายให้สอดคล้องกับความต้องการของร่างกาย ระบบนี้ทำงานผ่านส่วนส่งออกหลักสองส่วน ได้แก่ ระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก ร่วมกับเส้นประสาทรับความรู้สึกอัตโนมัติและศูนย์รวมการทำงานส่วนกลาง

Definition

ระบบประสาทอัตโนมัติเป็นส่วนหนึ่งของระบบประสาทส่วนปลายและส่วนกลางที่เลี้ยงกล้ามเนื้อเรียบ กล้ามเนื้อหัวใจ และต่อมต่างๆ โดยควบคุมการทำงานของอวัยวะภายในผ่านเส้นประสาทส่งออกซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก เส้นประสาทรับความรู้สึกของอวัยวะภายใน และเครือข่ายประสาทอัตโนมัติส่วนกลาง

Scope

เนื้อหาส่วนนี้จะแนะนำผู้อ่านให้รู้จักสรีรวิทยาของระบบประสาทอัตโนมัติในฐานะหัวข้อหนึ่งในประสาทสรีรวิทยา: การจัดระเบียบทางกายวิภาคและการทำงานของระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก เคมีของการส่งสัญญาณประสาทแบบอะดรีเนอร์จิกและโคลีนเนอร์จิก วงจรสะท้อนและศูนย์กลางส่วนกลางที่ควบคุมการส่งออกของอวัยวะภายใน และผลกระทบที่เกิดขึ้นกับหัวใจ หลอดเลือด และอวัยวะภายใน โดยจะถือว่าสิ่งเหล่านี้เป็นสรีรวิทยาอ้างอิงและไม่ใช่แนวทางทางคลินิก และจะชี้ไปยังหัวข้อที่มีรายละเอียดเพิ่มเติมด้านล่าง

Sub-topics

• การส่งสัญญาณประสาทอะดรีเนอร์จิกและสรีรวิทยาของนอร์เอพิเนฟริน
• การส่งสัญญาณประสาทโคลินเนอร์จิกและสรีรวิทยาของอะเซทิลโคลีน
• การจัดระเบียบและการส่งออกของระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก

Core questions

• ระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติกมีการจัดระเบียบทางกายวิภาคและทางเคมีอย่างไร?
• สารสื่อประสาทและตัวรับใดที่ทำหน้าที่เป็นสื่อกลางในการออกฤทธิ์ของระบบประสาทอัตโนมัติบนอวัยวะเป้าหมาย?
• การสะท้อนของระบบประสาทอัตโนมัติและศูนย์กลางส่วนกลางรักษาระดับตัวแปรของระบบหัวใจและหลอดเลือด ระบบทางเดินหายใจ และอวัยวะภายในให้อยู่ในขีดจำกัดทางสรีรวิทยาได้อย่างไร?
• ระบบทั้งสองส่วนทำงานร่วมกันอย่างไรเพื่อสร้างการตอบสนองที่ปรับระดับได้และจำเพาะต่ออวัยวะ?

Key concepts

• ระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก
• เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทและหลังปมประสาท
• ปมประสาทอัตโนมัติ
• การส่งสัญญาณประสาทแบบอะดรีเนอร์จิกและโคลีนเนอร์จิก
• เส้นประสาทรับความรู้สึกของอวัยวะภายใน (อัตโนมัติ)
• วงจรสะท้อนของระบบประสาทอัตโนมัติ
• เครือข่ายประสาทอัตโนมัติส่วนกลาง
• การเลี้ยงเส้นประสาทแบบคู่และแบบตรงข้าม
• ภาวะธำรงดุลของสภาพแวดล้อมภายใน

Mechanisms

การส่งออกของระบบประสาทอัตโนมัติถูกจัดระเบียบเป็นสายโซ่ส่งออกสองเซลล์ประสาท: เซลล์ประสาทก่อนปมประสาท (preganglionic neuron) ที่มีตัวเซลล์อยู่ในระบบประสาทส่วนกลางจะเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทหลังปมประสาท (postganglionic neuron) ในปมประสาทอัตโนมัติ ซึ่งจะไปเลี้ยงอวัยวะเป้าหมายต่อไป ในส่วนของระบบประสาทซิมพาเทติก เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทจะมาจากไขสันหลังส่วนอกและส่วนเอว และเชื่อมต่อในปมประสาทซิมพาเทติกและปมประสาทหน้ากระดูกสันหลัง; ในส่วนของระบบประสาทพาราซิมพาเทติก เซลล์ประสาทเหล่านี้จะมาจากก้านสมองและไขสันหลังส่วนกระเบนเหน็บ และเชื่อมต่อในหรือใกล้กับอวัยวะเป้าหมาย การส่งสัญญาณก่อนปมประสาทเป็นแบบโคลีนเนอร์จิกที่ตัวรับนิโคตินิกในทั้งสองส่วน; เส้นใยประสาทหลังปมประสาทซิมพาเทติกส่วนใหญ่จะปล่อยนอร์เอพิเนฟรินซึ่งออกฤทธิ์ที่ตัวรับอะดรีเนอร์จิก ในขณะที่เส้นใยประสาทหลังปมประสาทพาราซิมพาเทติกจะปล่อยอะเซทิลโคลีนซึ่งออกฤทธิ์ที่ตัวรับมัสคารินิก เส้นประสาทรับความรู้สึกของอวัยวะภายในจะส่งสัญญาณเกี่ยวกับสถานะทางกลและทางเคมีของอวัยวะ และโครงสร้างส่วนกลาง เช่น นิวเคลียสของทางเดินเดี่ยว (nucleus of the solitary tract) ไฮโปทาลามัส และนิวเคลียสของก้านสมอง จะรวมข้อมูลนำเข้าเหล่านี้และกำหนดโทนของระบบประสาทอัตโนมัติผ่านการสะท้อน (Saper, 2002; Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017)

Clinical relevance

สรีรวิทยาของระบบประสาทอัตโนมัติเป็นพื้นฐานความเข้าใจว่าร่างกายควบคุมความดันโลหิต อัตราการเต้นของหัวใจ ขนาดทางเดินหายใจ การเคลื่อนไหวของระบบทางเดินอาหาร และการออกฤทธิ์ของยาหลายชนิดได้อย่างไร และยังเป็นพื้นฐานแนวคิดสำหรับความผิดปกติของระบบประสาทอัตโนมัติที่ศึกษาในที่อื่น เนื้อหานี้อธิบายการจัดระเบียบทางสรีรวิทยาปกติและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการตัดสินใจในการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

เนื้อหาในที่นี้สะท้อนถึงคำอธิบายทางสรีรวิทยาที่ได้รับการยอมรับมานาน ซึ่งรวบรวมอยู่ในตำราประสาทวิทยาและสรีรวิทยามาตรฐาน (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017) และในวรรณกรรมทบทวนเกี่ยวกับการจัดระเบียบของระบบประสาทอัตโนมัติส่วนกลางและการทำงานร่วมกันของระบบประสาทอัตโนมัติกับระบบอื่นๆ (Saper, 2002; Bellinger & Lorton, 2014) ในฐานะสรีรวิทยาอ้างอิง จึงไม่เป็นหัวข้อของแนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

คำว่าและกรอบแนวคิดสมัยใหม่ของระบบประสาทอัตโนมัติถูกกำหนดโดย John Newport Langley ในช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบ ซึ่งได้อธิบายการจัดระเบียบแบบก่อนปมประสาทและหลังปมประสาท และแยกแยะส่วนซิมพาเทติก พาราซิมพาเทติก และเอนเทอริก (Langley, 1921) Walter Cannon ได้อธิบายแนวคิดของภาวะธำรงดุล (homeostasis) และบทบาทของระบบซิมพาเทติกในการเตรียมร่างกายสำหรับการตอบสนองฉุกเฉินในภายหลัง งานวิจัยต่อมาได้ทำแผนที่เครือข่ายประสาทอัตโนมัติส่วนกลางและการเข้ารหัสทางเคมีของการส่งสัญญาณประสาทอัตโนมัติ (Saper, 2002)

Key figures

• John Newport Langley
• Walter B. Cannon
• Clifford B. Saper

Seminal works

• langley-1921
• saper-2002

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างระบบประสาทโซมาติกและระบบประสาทอัตโนมัติคืออะไร?

ระบบประสาทโซมาติกควบคุมกล้ามเนื้อโครงร่างผ่านเซลล์ประสาทสั่งการเดี่ยวภายใต้การควบคุมโดยสมัครใจ ในขณะที่ระบบประสาทอัตโนมัติควบคุมกล้ามเนื้อเรียบ กล้ามเนื้อหัวใจ และต่อมต่างๆ ผ่านสายโซ่ส่งออกสองเซลล์ประสาทที่ทำงานโดยส่วนใหญ่โดยไม่สมัครใจ

ระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติกทำงานตรงข้ามกันเสมอไปหรือไม่?

โดยทั่วไปแล้วมักจะทำงานตรงข้ามกันบนอวัยวะเดียวกัน แต่ก็ไม่เสมอไป: ในเนื้อเยื่อบางชนิดอาจมีผลเสริมกันหรือเป็นอิสระต่อกัน และอวัยวะหลายส่วนได้รับเส้นประสาทจากระบบใดระบบหนึ่งเป็นหลัก ดังนั้นความสัมพันธ์จึงจำเพาะต่ออวัยวะมากกว่าที่จะเป็นปฏิปักษ์กันโดยทั่วไป