แกะเทปแลป Physio อ.แมว จ้า

ARTY ^^* Sun Jun 20, 2010 2:11 pm

Luigi Galvani
ศึกษาผลของ electrical charge ต่อการทำงานของกล้ามเนื้อและเส้นประสาท
การทดลอง Galvani ทำการกระตุ้นเส้นประสาทกบด้วยไฟฟ้า พบว่า กล้ามเนื้อขาที่เส้นประสาทไปเลี้ยงมีการหดตัว
สรุปได้ว่า การกระตุ้นด้วยไฟฟ้า ทำให้เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อ Galvani เสนอว่า การทำงานของเส้นประสาทและกล้ามเนื้อในร่างกาย อาจเกิดจากการกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้า เช่นกัน
Emil DuBois-REYMOND
ได้พิสูจน์ว่ากระแสประสาทหรือ Nerve impulse คือSmall electrical current ที่สร้างขึ้นโดยเส้นประสาทนั่นเอง
การทดลอง Evil นำเอาเส้นประสาทมาพาดที่ขั้วไฟฟ้า แล้วต่อเข้ากับ Sensitive Galvanometer เพื่อวัดกระแสไฟฟ้า พบว่าไม่เกิดกระแสไฟฟ้า แต่เมื่อเขาทำการบดขยี้ปลายเส้นประสาทข้างหนึ่งให้แตกแล้วพาดรอยแต่กับขั้วไฟฟ้าขั้วหนึ่ง ทำการทดลองซ้ำ คราวนี้พบว่าเกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น
Evil สรุปว่า กระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้น เกิดจากความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในกับภายนอกเซลล์ประสาทนั่นเอง
HERMANN Von HELMHOLTZ
ได้ทำการทดลองวัดความเร็วกระแสประสาท โดย Hermann นำ Electrode 2 อัน อันแรก เป็น Stimulus electrode ใช้ในการกระตุ้นเส้นประสาท อันที่ 2 เป็น Record electrode ใช้ในการบันทึกผลการหดตัวของกล้ามเนื้อ electrode ทั้งสองต่อเข้ากับ Osteroscope(ไม่ชัวร์นะ) เพื่อบันทึกผลการทดลอง
บันทึกผลการทดลอง
เส้นล่าง บันทึกความแรงของการกระตุ้น เส้นบนเป็นบันทึกผลของการหดตัวของกล้ามเนื้อเมื่อเส้นประสาทถูกกระตุ้น ต่อมาย้าย electrode กระตุ้นเข้าใกล้กับelectrode บันทึก 5 ซม. แล้วทำการทดลองซ้ำพบว่า เกิดการหดตัวของกล้ามเนื้อเร็วขึ้น 1.5 m.sec. ซึ่งสามารถคำนวณความเร็วของกระแสประสาทได้ เท่ากับ 5ซม.ในเวลา 1.5m.sec. หรือ 33 m/sec

JULIUS BERNSTEIN
ศึกษาการเกิดกระแสประสารทหรือ Nerve Impulse
ความต่างศักย์ภายในและภายนอกเซลล์ประสาทเกิดจากประจุหรือไอออน ทั้งนี้เซลล์ประสาท มี Cell membrane กั้นภายในกับภายนอกเซลล์ทำให้เกิดความเข้มข้นของประจุลบภายในเซลล์อยู่มากกว่า ความแตกต่างของประจุนี้เอง ทำให้เกิดเป็นความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในกับภายนอกเซลล์ และการกระตุ้นเซลล์ประสาทจะทำให้เกิดการเคลื่อนเข้าออกของประจุ เกิดเป็น Small Electrical Current เคลื่อนไปตามเส้นประสาทที่เรียกว่า กระแสประสาทหรือ Nerve impulse
A.L. HODGKIN & A.F. HUXLEY
เสนอทฤษฎีการเกิดกระแสประสาทให้ชัดเจนขึ้น

โดยทำการทดลองแยก Nerve fiber ออกมาเป็น Fiber เดี่ยว ๆ แล้วใช้ Microelectrode 2 อัน วางชิดผนังด้านนอกของ Isolated fiber นั้น ต่อเข้ากับเครื่องวัดศักย์ไฟฟ้า บันทึกผลว่า ไม่มีความต่างศักย์หรือศักย์ไฟฟ้าเป็นศูนย์ ต่อมานำ Microelectrode แทงเข้าภายใน Isolated fiber บันทึกผลพบว่า ศักย์ไฟฟ้าลดลง เรียกศักย์ไฟฟ้าที่ลดลงว่า Resting potential ต่อมาทดลองกระตุ้น Isolated fiber พบว่า Resting potential สูงขึ้นทันทีภายใน 1 m.sec. การเปลี่ยนแปลงนี้ เรียกว่า Action potential ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้ว่า Nerve impulse ได้แพร่ผ่านจุดนี้แล้ว การค้นพบ Resting potential และ Action potential ของ A.L. HODGKIN & A.F. HUXLEY นำไปสู่ความเข้าใจในการแพร่ของกระแสประสาทหรือ Nerve impulse
ไอออนที่สำคัญที่เกี่ยวข้องในการแพร่ของ Nerve impulse คือ Na+ และ K+ ซึ่ง Na+ มีมากภายนอกเซลล์ K+ มีมากภายในเซลล์ ในระยะพัก Cell membrane จะ impermeable จึงช่วยรักษาความแตกต่างของไอออนภายในและภายนอกเซลล์ ดังนั้น ศักย์ไฟฟ้าภายในเซลล์จะเป็นลบ เมื่อเปรียบเทียบกับภายนอกเซลล์ เมื่อการกระตุ้นเดินทางมาถึงที่จุดนั้นจะทำให้ membrane เกิดการ permeable ต่อ Na+ และ K+ จะทำให้ Na+ เคลื่อนที่เข้าสู่เซลล์ทำให้ภายในเซลล์เป็นบวกและ K+ เคลื่อนออกจากเซลล์ ทำให้ภายในเซลล์กลับเป็นลบ ต่อมา Na+ จะเคลื่อนกลับคืนออกนอกเซลล์และ K+จะเคลื่อนกลับคืนเข้าสู่เซลล์ ทำให้ภายในเซลล์กลับเข้าสู่ระยะพักอีก และเกิดการเปลี่ยนแปลงเช่นนี้ต่อเนื่องไปเรื่อยๆ กลไกนี้ทำให้กระแสประสาทหรือ nerve impulse แพร่ไปตามเส้นประสาทได้
การศึกษาคุณลักษณะของ nerve cell เมื่อถูกกระตุ้น บันทึกผลการทดลอง เส้นบนเป็นการตอบสนองของ nerve cell เส้นล่างเป็นระดับความแรงของการกระตุ้น เมื่อให้แรงกระตุ้นถึงระดับหนึ่ง nerve cell จะเกิดการตอบสนองเป็น action potential ระดับนี้เรียกว่า threshold เมื่อแรงกระตุ้นถึง threshold แล้ว จะเกิดการตอบสนองแม้จะเพิ่มแรงกระตุ้นขึ้นอีกการตอบสนองก็ไม่สูงไปกว่าเดิม แสดงว่าเมื่อให้การกระตุ้น nerve cell จะตอบสนองเต็มที่หรือไม่ตอบสนองเลย คุณลักษณะนี้เรียกว่า all or none law principle
การศึกษาคุณลักษณะอีกอย่างก็คือความสามารถในการตอบสนองของเซลล์ต่อการกระตุ้นในระดับ threshold เมื่อให้การกระตุ้นสองครั้งที่ต่อเนื่องกัน nerve fiber จะไม่ตอบสนองต่อการกระต้นครั้งที่สอง หากการกระตุ้นนั้นใกล้กันเกินกว่า 0.2 m.sec. ระยะห่างระหว่างการกระตุ้นซึ่ง nerve cell ไม่ตอบสนองนี้เรียกว่า refractory period ทั้งนี้เนื่องจากในการเกิด action potential แต่ละอันต้องใช้พลังงานที่แยกออกจากกันในแต่ละ action potential ในการศึกษาผลของความแรงการกระตุ้นต่ออัตราการเกิด action potential หรือความถี่ของ action potential โดยทดลองใช้แรงกดเป็นตัวกระตุ้นในระยะเวลาหรือ duration ที่คงที่ ความสูงของเส้นคือความแรงการกระตุ้นแล้ววัดผลการกระตุ้นโดยใช้ electrode แทงลงใน sensory fiber เพื่อวัดอัตราการเกิด action potential พบว่า เมื่อเพิ่มความแรงการกระตุ้น อัตราการเกิด action potential เพิ่มขึ้น แต่ nerve fiber แต่ละตัวจะตอบสนองต่อการกระตุ้นแตกต่างกัน เมื่อทำการเปลี่ยนตำแหน่ง electrode เพื่อเปลี่ยน sensory fiber แล้วทดลองซ้ำแบบเดิม พบว่าอัตราการเกิด action potential ต่างกัน แม้จะใช้การกระตุ้นเหมือนเดิม action potential จะแพร่ไปตาม nerve fiber ไปสู่สมองเพื่อแปลผลและสมองรับรู้ความแรงการกระตุ้นจากความถี่ของ action potential ที่ไปสู่สมองนั่นเอง เดิมนักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ามีความต่อเนื่องของเส้นประสาทเป็นเครือข่ายโยงใยกันตลอดในการขนส่งกระแสประสาทถึงกัน

Satiago Ramon y Cajal
เสนอทฤษฎีของ synapse หรือช่องว่างระหว่างเซลล์ประสาท Santiago เชื่อว่ามีช่องว่างระหว่างปลาย Nerve fiber กับเซลล์ประสาทตัวที่ติดต่อกัน เขาเรียกช่องนี้ว่า synapse และเสนอทฤษฎีว่า การแพร่ของกระแสประสาทผ่าน synapse นี้ อาจอาศัยสารเคมีหรือประจุไฟฟ้า หลังจากนั้นได้มีการใช้ electron microscope ศึกษาโครงสร้างโครงข่ายของเส้นประสาทและพบว่ามี synapse และช่องว่างระหว่าง neuron จริง

Otto Loewi
ได้ทำการพิสูจน์ว่ามี Neurotransmitter จริง ซึ่งเป็นสารเคมีทำหน้าที่ในการแพร่กระแสประสาทผ่านช่องว่างระหว่าง Neurons เขาทำการตัดหัวใจพร้อมเส้นประสาท จำนวน 2 ดวง แช่ใน mediated ต่อกับเครื่องบันทึกเพื่อบันทึกอัตราการเต้นของหัวใจทั้ง 2 ดวง ต่อมาเขาได้ทำการกระตุ้นเส้นประสาทที่หัวใจดวงแรก บันทึกผลพบว่าอัตราการเต้นของหัวใจลดลง หลังจากนั้นดูดสารจากหัวใจดวงแรกที่ถูกกระตุ้นนำไปฉีดเข้าหัวใจดวงที่สอง บันทึกผลการทดลองพบว่าอัตราการเต้นของหัวใจดวงที่สองช้าลง เมื่อเปรียบเทียบกับก่อนฉีดแม้ว่าจะไม่ได้ถูกกระตุ้นโดยตรงก็ตาม หลังจากนั้นต่อมาได้มีการตั้งชื่อสารนี้ว่า Acetylcholine ซึ่งเป็น Neurotransmitter ตัวแรกที่ค้นพบและมีบทบาทในการแพร่กระแสประสาทผ่านช่องว่างระหว่าง Neuron ที่เรียกว่า synapse นั่นเอง