การจัดระเบียบและการส่งออกของระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก

ระบบประสาทอัตโนมัติส่วนนำออก (autonomic efferent system) แบ่งออกเป็นสองส่วนที่แตกต่างกันทั้งทางกายวิภาคและหน้าที่ ระบบประสาทซิมพาเทติกออกจากระบบประสาทส่วนกลางจากไขสันหลังส่วนอกและบั้นเอว ในขณะที่ระบบประสาทพาราซิมพาเทติกออกจากก้านสมองและไขสันหลังส่วนกระเบนเหน็บ ทั้งสองระบบส่งสัญญาณไปยังอวัยวะเป้าหมายผ่านห่วงโซ่เซลล์ประสาทสองเซลล์ ได้แก่ เซลล์ประสาทก่อนปมประสาท (preganglionic neurons) และเซลล์ประสาทหลังปมประสาท (postganglionic neurons) แต่มีความแตกต่างกันในตำแหน่งของปมประสาท ความยาวของเส้นใยประสาท และรูปแบบการตอบสนองที่เกิดขึ้น

Definition

ระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติกเป็นสองส่วนย่อยของระบบประสาทอัตโนมัติส่วนนำออก ซึ่งแตกต่างกันที่จุดกำเนิดในระบบประสาทส่วนกลาง (ไขสันหลังส่วนอกและบั้นเอว เทียบกับ ก้านสมองและกระเบนเหน็บ) ตำแหน่งและการเข้าถึงของปมประสาท และผลกระทบโดยทั่วไปที่เสริมกันต่ออวัยวะภายใน

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมแผนโครงสร้างของการส่งออกของระบบประสาทอัตโนมัติ: จุดกำเนิดของระบบประสาทซิมพาเทติกจากไขสันหลังส่วนอกและบั้นเอว รวมถึงปมประสาทข้างกระดูกสันหลัง (paravertebral chain) และปมประสาทหน้ากระดูกสันหลัง (prevertebral ganglia) จุดกำเนิดของระบบประสาทพาราซิมพาเทติกจากก้านสมองและกระเบนเหน็บ รวมถึงปมประสาทปลายทาง (terminal ganglia) การจัดเรียงเซลล์ประสาทก่อนปมประสาทและหลังปมประสาทที่พบได้ทั้งสองระบบ และความแตกต่างทางหน้าที่โดยรวมที่มักสรุปว่าเป็นการตอบสนองแบบ 'สู้หรือหนี' (fight-or-flight) เทียบกับ 'พักผ่อนและย่อยอาหาร' (rest-and-digest) นี่คือสรีรวิทยาอ้างอิง ไม่ใช่แนวทางปฏิบัติทางคลินิก

Core questions

• เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทของระบบซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติกมีต้นกำเนิดมาจากที่ใด?
• ตำแหน่งของปมประสาทของทั้งสองระบบแตกต่างกันอย่างไร และสิ่งนี้บ่งชี้ถึงความยาวของเส้นใยประสาทและการแตกแขนงอย่างไร?
• ทั้งสองระบบแตกต่างกันอย่างไรในด้านความกว้างขวางเทียบกับความจำเพาะของผลกระทบ?
• การที่อวัยวะหนึ่งได้รับเส้นประสาทสองระบบหมายความว่าอย่างไร?

Key concepts

• การส่งออกของระบบซิมพาเทติก (Thoracolumbar outflow)
• การส่งออกของระบบพาราซิมพาเทติก (Craniosacral outflow)
• เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทและหลังปมประสาท
• ปมประสาทข้างกระดูกสันหลัง (Paravertebral (sympathetic chain) ganglia)
• ปมประสาทหน้ากระดูกสันหลัง (Prevertebral (collateral) ganglia)
• ปมประสาทปลายทาง (Terminal (intramural) ganglia)
• การแตกแขนงและการขยายสัญญาณของระบบซิมพาเทติก
• การรับเส้นประสาทสองระบบและโทนของระบบประสาทอัตโนมัติ
• ต่อมหมวกไตส่วนในในฐานะปมประสาทซิมพาเทติกที่ปรับเปลี่ยนไป

Mechanisms

เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทของระบบซิมพาเทติกอยู่ในคอลัมน์เซลล์อินเตอร์มีดิโอลาเทอรัล (intermediolateral cell column) ของไขสันหลังส่วนอกและส่วนเอวตอนบน แอกซอนที่ค่อนข้างสั้นของเซลล์เหล่านี้จะส่งสัญญาณไปยังปมประสาทของสายซิมพาเทติกข้างกระดูกสันหลัง (paravertebral sympathetic chain) หรือปมประสาทหน้ากระดูกสันหลัง (prevertebral ganglia) ซึ่งเป็นจุดที่พวกมันเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทหลังปมประสาท ซึ่งมีแอกซอนที่ยาวกว่าและส่งสัญญาณไปยังอวัยวะเป้าหมายที่หลากหลาย เนื่องจากเซลล์ประสาทก่อนปมประสาทหนึ่งเซลล์สามารถเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทหลังปมประสาทหลายเซลล์ การกระตุ้นระบบซิมพาเทติกจึงมักจะกระจายตัวและขยายผลได้มาก นอกจากนี้ ต่อมหมวกไตส่วนใน (adrenal medulla) ซึ่งถูกกระตุ้นโดยตรงจากเส้นใยประสาทก่อนปมประสาท จะหลั่งสารแคทีโคลามีน (catecholamines) เข้าสู่กระแสเลือด ซึ่งเป็นกลไกการกระจายสัญญาณที่กว้างขวางยิ่งขึ้น เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทของระบบพาราซิมพาเทติกอยู่ในนิวเคลียสของก้านสมอง (ซึ่งให้กำเนิดเส้นใยประสาทในเส้นประสาทสมองคู่ที่ III, VII, IX และ X) และในไขสันหลังส่วนกระเบนเหน็บ แอกซอนที่ยาวของเซลล์เหล่านี้จะเดินทางไปยังปมประสาทที่อยู่ในหรือใกล้กับอวัยวะเป้าหมาย ดังนั้นเส้นใยประสาทหลังปมประสาทจึงสั้น และผลกระทบที่เกิดขึ้นมักจะเฉพาะเจาะจงและจำเพาะต่ออวัยวะมากกว่า อวัยวะหลายส่วนได้รับเส้นประสาทจากทั้งสองระบบ และกิจกรรมสุทธิของอวัยวะเหล่านั้นสะท้อนถึงความสมดุลของทั้งสองระบบ (Langley, 1921; Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017; Saper, 2002)

Clinical relevance

การทำความเข้าใจว่าอวัยวะใดได้รับเส้นประสาทจากระบบใดและตำแหน่งของปมประสาทของระบบนั้นเป็นพื้นฐานของสรีรวิทยาของการควบคุมหัวใจและหลอดเลือดและอวัยวะภายใน รวมถึงเหตุผลว่ายาที่ออกฤทธิ์ต่อระบบประสาทอัตโนมัติหลายชนิดทำงานอย่างไร ข้อมูลในหัวข้อนี้อธิบายถึงการจัดระเบียบตามปกติและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Evidence & guidelines

แผนผังการจัดระเบียบที่อธิบายไว้ในที่นี้เป็นสรีรวิทยาที่ได้รับการยอมรับซึ่งก่อตั้งโดย Langley (1921) และนำเสนอในตำรามาตรฐาน (Kandel et al., 2021; Boron & Boulpaep, 2017) โดยมีการทบทวนการควบคุมส่วนกลางโดย Saper (2002) นี่เป็นสรีรวิทยาเชิงพรรณนามากกว่าที่จะเป็นหัวข้อของแนวทางปฏิบัติทางคลินิก

History

การศึกษาของ Langley ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ได้กำหนดแผนผังของเซลล์ประสาทก่อนปมประสาทและหลังปมประสาท และตั้งชื่อระบบประสาทซิมพาเทติกและพาราซิมพาเทติก โดยแยกความแตกต่างตามการส่งออกและการจัดเรียงปมประสาท (Langley, 1921) ความแตกต่างทางหน้าที่ระหว่างการตอบสนองของระบบซิมพาเทติกที่กระจายตัวและกระตุ้นการเคลื่อนไหว กับการทำงานของระบบพาราซิมพาเทติกที่เฉพาะเจาะจงและฟื้นฟูสภาพร่างกาย ได้รับการอธิบายเพิ่มเติมโดย Cannon และยังคงเป็นกรอบการสอนมาตรฐาน

Key figures

• John Newport Langley
• Walter B. Cannon

Seminal works

• langley-1921

Frequently asked questions

เหตุใดเส้นใยประสาทก่อนปมประสาทของระบบซิมพาเทติกจึงสั้น และของระบบพาราซิมพาเทติกจึงยาว?

ปมประสาทซิมพาเทติกอยู่ใกล้ไขสันหลังในสายปมประสาทข้างกระดูกสันหลังหรือปมประสาทหน้ากระดูกสันหลัง ดังนั้นเส้นใยประสาทก่อนปมประสาทจึงสั้นและเส้นใยประสาทหลังปมประสาทจึงยาว ส่วนปมประสาทพาราซิมพาเทติกอยู่ในหรือใกล้กับอวัยวะเป้าหมาย ดังนั้นเส้นใยประสาทก่อนปมประสาทจึงยาวและเส้นใยประสาทหลังปมประสาทจึงสั้น

เหตุใดการกระตุ้นระบบซิมพาเทติกจึงมักจะกระจายไปทั่วร่างกาย?

เซลล์ประสาทก่อนปมประสาทของระบบซิมพาเทติกแต่ละเซลล์จะเชื่อมต่อกับเซลล์ประสาทหลังปมประสาทหลายเซลล์ และต่อมหมวกไตส่วนในจะหลั่งสารแคทีโคลามีนเข้าสู่กระแสเลือด ดังนั้นกิจกรรมของระบบซิมพาเทติกจึงถูกขยายและกระจายไปยังอวัยวะหลายส่วนพร้อมกัน