Neuromodulation การปรับเปลี่ยนการทำงานของระบบประสาท

Neuromodulation คือกระบวนการทางสรีรวิทยาที่นิวรอน (neuron) ใช้สารเคมีหนึ่งชนิดหรือมากกว่าเพื่อควบคุมดูแลประชากรของนิวรอนจำนวนมาก ซึ่งโดยปกติแล้ว สารปรับเปลี่ยนการทำงานของระบบประสาท (Neuromodulators) จะเข้าจับกับตัวรับแบบ metabotropic หรือ G-protein coupled receptors (GPCRs) เพื่อเริ่มกระบวนการส่งสัญญาณแบบ second messenger signaling cascade ซึ่งจะทำให้เกิดสัญญาณที่กว้างและยาวนาน โดยการปรับเปลี่ยนนี้อาจใช้เวลาตั้งแต่หลายร้อยมิลลิวินาทีไปจนถึงหลายนาที

ผลของการปรับเปลี่ยนการทำงานของระบบประสาท

ผลลัพธ์ของการ neuromodulation สามารถเกิดขึ้นได้หลากหลาย เช่น:

• การเปลี่ยนแปลงกิจกรรมการยิงสัญญาณ (firing activity) ของนิวรอน
• การเพิ่มหรือลดกระแสไฟฟ้าที่ขึ้นกับแรงดันไฟฟ้า (voltage-dependent currents)
• การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของไซแนปส์ (synaptic efficacy)
• การเพิ่มกิจกรรมการยิงสัญญาณแบบระเบิด (bursting activity)
• การปรับโครงสร้างการเชื่อมต่อของไซแนปส์ (synaptic connectivity)

ระบบสารสื่อประสาทหลักในระบบประสาทส่วนกลาง

สารปรับเปลี่ยนการทำงานของระบบประสาทที่สำคัญในระบบประสาทส่วนกลาง (CNS) ได้แก่ โดพามีน (dopamine), เซโรโทนิน (serotonin), อะเซทิลโคลีน (acetylcholine), ฮิสตามีน (histamine), นอร์อะดรีนาลีน (norepinephrine), ไนตริกออกไซด์ (nitric oxide) และนิวโรเปปไทด์หลายชนิด นอกจากนี้ แคนนาบินอยด์ (cannabinoids) ยังเป็นสารปรับเปลี่ยนการทำงานของระบบประสาทที่ทรงพลังใน CNS อีกด้วย

ระบบนอร์อะดรีนาลีน (Noradrenaline System)

ระบบนอร์อะดรีนาลีนประกอบด้วยนิวรอนประมาณ 15,000 เซลล์ ซึ่งส่วนใหญ่อยู่ใน locus coeruleus โดยนอร์อะดรีนาลีนจะถูกปล่อยออกมาเพื่อเตรียมเซลล์เกลีย (glial cells) สำหรับการตอบสนองที่แม่นยำ แม้จะมีจำนวนนิวรอนน้อย แต่ระบบนี้มีบทบาทสำคัญในการยับยั้งการตอบสนองต่อการอักเสบของระบบประสาท, การกระตุ้นความเป็นพลาสติกของนิวรอนผ่าน LTP, การควบคุมการดูดซึมกลูตาเมตโดยแอสโทรไซต์ และการรวมความจำ (memory consolidation)

ระบบโดพามีน (Dopamine System)

ระบบโดพามีนประกอบด้วยเส้นทางหลายสายที่เริ่มต้นจาก ventral tegmentum หรือ substantia nigra โดยทำหน้าที่ส่งผลต่อตัวรับโดพามีน โรคพาร์กินสัน (Parkinson's disease) มีความเกี่ยวข้องกับการลดลงของเซลล์โดพามีนในนิวเคลียสส่วนลึกของสมอง โดยเฉพาะนิวรอนที่มีเม็ดสีเมลานินใน substantia nigra

เภสัชวิทยาของโดพามีน

• โคเคน (Cocaine): ยับยั้งการดูดซึมกลับของโดพามีน ทำให้สารสื่อประสาทนี้ค้างอยู่ในช่องว่างไซแนปส์นานขึ้น
• AMPT: ป้องกันการเปลี่ยนไทโรซีนเป็น L-DOPA ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของโดพามีน
• Reserpine: ป้องกันการเก็บโดพามีนไว้ในเวสิเคิล (vesicles)

ระบบเซโรโทนิน (Serotonin System)

เซโรโทนินที่สร้างขึ้นในสมองมีปริมาณประมาณ 10% ของเซโรโทนินทั้งหมดในร่างกาย โดยส่วนใหญ่ (80-90%) พบในทางเดินอาหาร (GI tract) ในสมอง เซโรโทนินจะเดินทางผ่าน medial forebrain bundle และส่งผลต่อตัวรับเซโรโทนิน ส่วนในระบบประสาทส่วนปลาย (เช่น ผนังลำไส้) เซโรโทนินจะช่วยควบคุมความตึงตัวของหลอดเลือด

เภสัชวิทยาของเซโรโทนิน

• SSRIs (Selective serotonin reuptake inhibitors): เช่น ฟลูออกเซตีน (fluoxetine) เป็นยาต้านเศร้าที่ยับยั้งการดูดซึมกลับของเซโรโทนินโดยเฉพาะ
• Tricyclic antidepressants: ยับยั้งการดูดซึมกลับของไบโอจีนิกเอมีน (biogenic amines) จากไซแนปส์ ซึ่งอาจส่งผลต่อเซโรโทนินหรือนอร์อะดรีนาลีน หรือทั้งสองอย่าง