ตัวเซลล์ประสาท, แอกซอน, และเดนไดรต์

เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่มีขั้ว ซึ่งโครงสร้างของมันสะท้อนถึงหน้าที่ในการส่งสัญญาณ เดนไดรต์และตัวเซลล์ (โซมา) ทำหน้าที่รับและรวมสัญญาณนำเข้าจากไซแนปส์ ส่วนเริ่มต้นของแอกซอนจะตัดสินใจว่าจะสร้างศักยะงานหรือไม่ และแอกซอนจะนำสัญญาณนั้น ซึ่งมักจะส่งไปในระยะทางไกล ไปยังปลายประสาทของมัน การจัดระเบียบเป็นส่วนๆ นี้เป็นพื้นฐานเชิงโครงสร้างของการไหลของข้อมูลแบบมีทิศทางในระบบประสาท

Definition

เซลล์ประสาทเป็นเซลล์ที่สามารถถูกกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของระบบประสาท แบ่งโครงสร้างออกเป็นตัวเซลล์ (โซมา) ซึ่งมีนิวเคลียสอยู่ภายใน, เดนไดรต์ที่มีลักษณะเป็นกิ่งก้านซึ่งรับสัญญาณนำเข้า, และแอกซอนเดี่ยวที่นำสัญญาณส่งออกไปยังเซลล์อื่นๆ

Scope

บทความนี้อธิบายสัณฐานวิทยาและส่วนประกอบเชิงโครงสร้างของเซลล์ประสาท ได้แก่ โซมา, เดนไดรต์, แอกซอน, ส่วนเริ่มต้นของแอกซอน และปลายประสาท และความสัมพันธ์ของแต่ละส่วนกับการรับ, การรวม และการนำสัญญาณ เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนาทางกายวิภาคศาสตร์และจุลกายวิภาคศาสตร์ ไม่ใช่แนวทางทางคลินิก

Core questions

• ส่วนประกอบเชิงโครงสร้างของเซลล์ประสาทมีอะไรบ้าง และแต่ละส่วนทำหน้าที่อะไร?
• เรขาคณิตของเดนไดรต์มีผลต่อการรวมสัญญาณนำเข้าอย่างไร?
• ศักยะงานเริ่มต้นขึ้นที่ส่วนใดของเซลล์ประสาท?
• โครงสร้างของแอกซอน รวมถึงการสร้างไมอีลิน สนับสนุนการนำสัญญาณอย่างไร?

Key concepts

• โซมา (เพริคาริออน)
• เดนไดรต์และหนามเดนไดรต์
• แอกซอนและเนินแอกซอน
• ส่วนเริ่มต้นของแอกซอน
• ปลายแอกซอน (บูตอง)
• การสร้างไมอีลินและโนดส์ออฟรันเวียร์
• การขนส่งตามแนวแอกซอน
• การมีขั้วเชิงหน้าที่ — เซลล์ประสาทนำสัญญาณจากเดนไดรต์ไปยังแอกซอน
• หลักคำสอนเซลล์ประสาท — เซลล์ประสาทเป็นหน่วยเซลล์ที่แยกจากกัน

Mechanisms

เซลล์ประสาทมีขั้วในเชิงหน้าที่ เดนไดรต์และโซมาจะรวบรวมสัญญาณนำเข้าจากไซแนปส์บนพื้นผิวเยื่อหุ้มของพวกมัน รูปแบบการแตกแขนงและหนามเดนไดรต์ของต้นเดนไดรต์จะเป็นตัวกำหนดว่าสัญญาณนำเข้าเหล่านั้นจะถูกให้น้ำหนักและรวมกันอย่างไร ศักย์ไฟฟ้าที่รวมกันจะมาบรรจบกันที่ส่วนเริ่มต้นของแอกซอน ซึ่งเป็นบริเวณพิเศษที่อุดมไปด้วยช่องโซเดียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า ซึ่งเป็นจุดที่เกณฑ์การเกิดศักยะงานต่ำที่สุด ดังนั้นจึงเป็นจุดที่ศักยะงานมักจะเริ่มต้นขึ้น (Bean, 2007) จากนั้นแอกซอนจะนำกระแสประสาทไปยังปลายประสาทของมัน ในแอกซอนที่มีปลอกไมอีลิน การนำสัญญาณจะเร็วขึ้นและเป็นการนำแบบกระโดดระหว่างโนดส์ออฟรันเวียร์ ปลอกไมอีลินไม่ได้มีลักษณะสม่ำเสมอ: การสร้างภาพสามมิติความละเอียดสูงของแอกซอนพีระมิดัลในคอร์เทกซ์เดี่ยวแสดงให้เห็นถึงลักษณะเฉพาะของการกระจายตัวของไมอีลินตามแนวแอกซอน ซึ่งบางครั้งก็ไม่ต่อเนื่อง (Tomassy et al., 2014) สารต่างๆ จะถูกเคลื่อนย้ายระหว่างโซมาและปลายประสาทที่อยู่ไกลออกไปโดยการขนส่งตามแนวแอกซอนแบบแอคทีฟ

Clinical relevance

ส่วนประกอบเชิงโครงสร้างของเซลล์ประสาทได้รับผลกระทบแตกต่างกันไปในโรคต่างๆ ตัวอย่างเช่น การบาดเจ็บของแอกซอนและการสูญเสียไมอีลินทำให้การนำสัญญาณบกพร่อง ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงของเดนไดรต์และไซแนปส์เกิดขึ้นพร้อมกับความผิดปกติหลายอย่าง การทำความเข้าใจโครงสร้างเซลล์ประสาทปกติเป็นพื้นฐานในการตีความการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงพรรณนาและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษา

History

การจัดระเบียบภายในของเซลล์ประสาทสามารถมองเห็นได้ด้วยการย้อมสีเงินของกอลจี ซึ่งรามอน อี คาฮาล ได้นำมาใช้เพื่ออธิบายเดนไดรต์, โซมา, และแอกซอนว่าเป็นส่วนหนึ่งของเซลล์เดี่ยวที่แยกจากกัน และเสนอว่าสัญญาณไหลไปในทิศทางที่กำหนดผ่านพวกมัน สรีรวิทยาไฟฟ้าและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนในศตวรรษที่ 20 ได้ปรับปรุงภาพนี้ให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น โดยระบุว่าส่วนเริ่มต้นของแอกซอนเป็นเขตกระตุ้น และเผยให้เห็นโครงสร้างละเอียดพิเศษของไมอีลินและโครงร่างเซลล์ที่สนับสนุนการขนส่งตามแนวแอกซอน

Key figures

• Santiago Ramón y Cajal
• Camillo Golgi

Seminal works

• bean-2007
• tomassy-2014
• kandel-2021

Frequently asked questions

แอกซอนกับเดนไดรต์ต่างกันอย่างไร?

เดนไดรต์มักจะเป็นส่วนที่สั้นและแตกแขนงซึ่งรับสัญญาณนำเข้า ในขณะที่เซลล์ประสาทมักจะมีแอกซอนเดี่ยวที่นำสัญญาณส่งออกจากตัวเซลล์ไปยังเซลล์อื่นๆ

ศักยะงานเริ่มต้นขึ้นที่ส่วนใดของเซลล์ประสาท?

โดยทั่วไปแล้วจะเริ่มต้นที่ส่วนเริ่มต้นของแอกซอน ซึ่งเป็นบริเวณที่อยู่ถัดจากตัวเซลล์ที่มีความหนาแน่นสูงของช่องโซเดียมที่ควบคุมด้วยแรงดันไฟฟ้า และมีเกณฑ์การกระตุ้นที่ต่ำที่สุด