TOPICS1. Animal nutrition (2

ชม.) (Digestive system)2. Circulation and gas

exchange (2.5 ชม.) (Circulatory and

Respiratory system) 3. Controlling the

internal environment (1.5 ชม.)

(Homeostasis and Excretory system)

4. Chemical signal in animals (1 ชม.)

(Endocrine system)5. Nervous system (2

ชม.)6. Sensory and motor

mechanism (2 ชม.)

6. SENSORY AND MOTOR MECHANISM

-Sensation: การเคลอนของ action potential ผาน sensory neuron ไปยงสมอง-Perception: การรวบรวมและแปลผล sensation ทสมองไดรบ

SENSORY MECHANISM

Sensory Mechanism ประกอบดวย1. Sensory transduction การทสงเรามากระตน

receptor cell แลวทำาใหเกดการเปลยนแปลงตอ membrane potential

2. Amplification การขยายสญญาณจากการกระตนของสงเรา เชน การขยายสญญาณภายในหจากการสนของเยอแกวห และกระดกห 3 ชน

3. Transmission การนำาสญญาณประสาท (nerve impulse) ไปยง CNS

4. Integration การรวบรวม nerve impulse ทไดรบ โดยการ summation of graded potential

Sensory adaptation การลดการตอบสนองตอสงเราทกระตนมาอยางตอเนอง เชน การลดการตอบสนองตอการสมผสของเสอผาทสวมใส

แบง sensory receptor ตามชนดของสงเราไดเปน 5 ชนด คอ1.Mechanoreceptor: สงเราเปนแรงกล เชน แรงดน (ผวหนง), การสมผส(ผวหนง), การเคลอนไหว(ห), เสยง(ห)2.Chemoreceptor: สงเราเปนสารเคม เชน กลโคส , O2, CO2, กรดอะมโน -Gustatory (taste) receptor (ลน)และ Olfactory (smell) receptor (จมก)3.Electromegnetic receptor (Photoreceptor): สงเราเปนพลงงานแมเหลกไฟฟา เชน แสง (visible light), กระแสไฟฟา , สนามแมเหลก (ตา)4.Thermoreceptor: สงเราเปนอณหภม เชนความรอน ,ความเยน (ผวหนง)5.Pain receptor (nociceptors): สงเรา เชน excess heat, pressure หรอสารเคมบางชนดท หลงจากบาดแผลหรอเนอเยอทตดเชอ (ผวหนง)

แบง sensory receptor ตามการรบสงเราไดเปน 2 กลม คอ1.Exteroreceptor: รบสงเราจากภายนอกรางกาย เชน ความรอน , แสง , ความดน , สารเคม2.Interoreceptor: รบสงเราจากภายในรางกาย เชน blood pressure(พบทเสนเลอด) , body position (พบทห)

ผวหนง(Skin): การบสมผส

-สงเราทเปนแรงกลจะทำาใหเกดการโคงงอหรอบดเบยวของเยอเซลลของ mechanoreceptor จะทำาให permeability ตอ Na+ และ K+ เปลยนไป และทำาใหเกด depolarization-mechanoreceptor เปน modified dendrite ของ sensory neuronPacini

an corpuscle

Meissner’s corpuscle

Krouse’s end bulbRuffin

i’s corpuscle

ลน(Tongue): การรบรส-บนลนของคนมตมลน(taste bud)ประมาณ 10,000 อน ฝงตวอยในปมลน (papilla)-แตละ taste bud จะม taste (gustatory) receptor cell ซงเปน modified epithelial cell อย

การรบรส มขนตอนดงน1.โมเลกลของสารเชนนำาตาล จบกบtaste receptor2.มการสงสญญาณผาน signal-transduction pathway 3.K+ channel ปด Na+channel เปด 4.Na+ แพรเขาสเซลล เกด depolarization 5.กระตนการนำา Ca+ เขาสเซลล 6.receptor cell หลง neurotransmitter ทไปกระตน sensory neuron ตอไป

ตา(Eye): การมองเหน-Eye cup ของพลานาเรยจะรบขอมลเกยวกบความเขมของแสง และทศทางแสง โดยไมเกดเปนภาพ-สมองจะแปลสญญาณประสาททมาจาก eye cup ทงสองขาง-พลานาเรยจะเคลอนทจนกระทง sensation จาก eye cup ทง 2 ขางเทากนและมคานอยทสด

-ในแมลงตาเปนแบบ compound eye-ใน compound eye แตละขางม ommatidia (light detector) หลายพนอน-แตละ ommatidium จะรบภาพไดเอง ดงนนตาแมลงสามารถแยกแยะภาพไดถง 330 ครง/วนาท

Single lens eyes ในคนwhite outer layer of connective tissue

thin, pigmented layer

give the eye its color

contain photoreceptor cell

the information of photoreceptor leaves the eye, the optic nerve attached to the eyes

clear, watery

jelly-like

liquid lenstransparent protein

Photoreceptor cells: Rod cell and Cone cell

การมองภาพระยะใกลและไกล

a.การมองภาพระยะใกล(accommodation) ciliary muscle หดตว suspensory ligament หยอน เลนสหนาขนและกลมขน

b.การมองภาพระยะไกล ciliary muscle คลายตว suspensory ligament ตง เลนสถกดงทำาใหแบน

Photoreceptors of the retina-photoreceptors ม 2 ชนด 1.Rod cells ม ประมาณ 125 ลานเซลล -ไวแสง แตไมสามารถแยกสได2.Cone cells มประมาณ 6 ลานเซลล-ไมไวแสง แตสามารถแยกสได แบงเปน red cone, green cone, blue cone-fovea เปนบรเวณทมแต cone cells ไมม rod cell

From light reception to receptor potential-Rhodopsin (retinal + opsin) เปนเมดสในการ

มองเหน (visual pigment) ของ rods-แสงจะกระตน rhodopsin ใหเกด signal-

transduction pathway.1.แสงกระตนการเปลยนรปของ retinal ทำาใหหลดจาก opsin2.active opsin กระตน G protein transducin 3.transducin กระตนphosphodiesterase (PDE)4.cGMPถก hydrolze เปน GMP หลดออกจาก Na+ channel5.Na+ channel ปด เยอเซลลเกด hyperpolarization การหลง neurotransmitter ลดลง

The Vertebrate Retina

ขนตอนการเกดภาพมดงน1.หลงจากแสงมากระตน rods&cones เกด action potential2.rods&cones synapse กบ bipolar cells3.bipolar cells synapse กบ ganglion cells4.ganglion cells สง visual sensation (action potential)ไปยงสมอง5.การถายทอดขอมลระหวาง rods&cones, bipolar cells, ganglion cells ไมไดเปนแบบ one-to-one6.horizontal&amacrine cells ทำาหนาท integrate signal

Neural Pathways for Vision-สมองดานขวารบ sensory information จาก วตถทอยทางดานซาย (left visual field, blue)-สมองดานซายรบ sensory information จาก วตถทอยทางดานขวา (right visual field, red)-optic nerve จากตาทงสองขางจะมาพบกนท optic chiasma-optic nerve จะเขาส lateral geniculate nuclei ของ thalamus -สง sensation ไปยง primary visual cortex ใน occipital lobe ของ cerebrum

ห(Ear): การไดยนและการทรงตวtemperal bone

(hearing)

perilymph fluid

(endolymph fluid)

(equilibrium)

การโคงงอของ hair cell ทำาใหเกด action potential

การเปลยนจากแรงกลเปนสญญาณประสาทของ hair cell

การจำาแนกเสยงสงตำาของ cochlea

-basilar fiber ทตำาแหนงตาง ๆ ของ basilar membrane มความกวางตางกน , แตละบรเวณ ของ basilar membrane จงจำาเพาะตอแรงสนท ความถตางกน , สง sensation ไปท cerebral cortex ตำาแหนงตางกน

-ความดง(volume)ของเสยงกำาหนดโดย amplitude-ความสงตำา(pitch)ของเสยงกำาหนดโดย frequency-ในคนปกตหสามารถฟงเสยงท 20-20,000 Hz, สนข <40,000 Hz

การทรงตว

-utricle, saccule และ semicircular canals ในหชนใน รบรเกยว กบการทรงตวและตำาแหนงของรางกาย โดยม hair cell อยขางใน-utricle&sacculeสงสญญาณใหสมองรบรวาทศใดเปนดานบนและ รางกายอยในทาได-semicircular canals รบรเกยวกบทศทางทง 3 ระนาบ โดยบรเวณ โคนทอมการบวมเปนกระเปาะเรยก ampulla-ในampullaม gelatinous cap เรยก cupula ทม hair cell อย

การทรงตวในปลา-หสวนในของปลาทำาหนาทเกยวกบการทรงตวเทานน (มเฉพาะ saccule, utricle, semicircular canals)-หปลาไมม ear drum และไมเปดออกสภายนอก-การสนของนำา(คลน)จะถกสงผานทางกระดกทหว เขาสหสวนใน-ปลาม lateral line system รบร low-frequency wave ทำาหนาทคลายหสวนในของคน ทำาใหรบรการเคลอนไหวผานนำา ,เหยอ และผลา-ม neuromast (receptor unit) ทำาหนาทคลาย ampulla ใน semicircular canal

จมก(Nose): การไดกลน

-olfactory receptor cell เปน neuron มาทำาหนาทโดยตรง-สวนปลายของเซลลยนออกมาเปน cilia ส mucus-สารเคมมาจบกบ receptor ทเยอเซลลของ cilia-เกด signal-transduction pathway, depolarization, action potential สสมอง

โครงรางสตว(animal skeleton) แบงออกเปน 2 ประเภท คอ1. Hydroskeleton or hydrostatic skeleton2. Hard skeleton 2.1 Exoskeleton 2.2 Endoskeleton

MOTOR MECHANISMMovement การเคลอนบางสวนของรางกาย เชน การเคลอนของtentacle ของฟองนำาทเปนสตวทอยกบท (sessile animal)

Locomotion การเคลอนของสตวจากทหนงไปยงอกทหนง

Hydrostatic skeleton-พบใน cnidarians, หนอนตวแบน , หนอนตวกลม และไสเดอนดน-มการเกบของเหลวไวในสวนของ ทางเดนอาหาร (gastrovascular cavity or gut), pseudocoelom, coelom, vascular system, water vascular system-มการหดและคลายตวของกลามเนอ (circular and longitudinal muscle) ทำา ใหเกดการเคลอนของของเหลวและ เกดการเคลอนท

Hard skeleton: Exoskeleton-พบในพวก mollusk และแมลง-เปนโครงรางเปลอกแขงหมอยภายนอกรางกาย โดยสวนประกอบของเปลอกเปน พวก crystallized mineral salt และไมมเซลล (acellular) เชน แคลเซยมคารบอเนต ใน mollusk, chitin ในแมลง-exoskeleton นอกจากจะทำาหนาทคำาจนรางกายแลว ยงชวยปองกนการสญเสย/ ไดรบความชนอกดวย-การเคลอนไหวเกดขนโดยการหด-คลายตวของกลามเนอทยดตดกบ exoskeleton-กลามเนอททำาใหเกดการเคลอนไหวม 2 ชด คอ 1. Flexors ทำาใหเกดการโคงงอของขอตอเมอหดตว 2. Extensors ทำาใหเกดการยดตวของขอตอเมอหดตว-กลามเนอทงสองชดนจะทำางานตรงขามกน เมอกลามเนอชนดหนงหดตว อกชนด หนงจะคลายตว (agonist-antagonist)

Moving the exoskeleton: Joints and muscle attachments

Flexor = งอExtensor = คลาย

Hard skeleton: Endoskeleton-พบในสตวมกระดกสนหลงทกชนด -เปนโครงรางแขงทแทรกตวอยในเนอเยอ (soft tissues) หรอภายในรางกาย -endoskeleton ประกอบดวย living and metabolizing cells (ตางจาก exoskeleton) แบงเปน 1. cartilage เปนสวนประกอบของ protein collagen และ complex polysaccharide 2. bone ประกอบดวย collagen ปนอยกบ apatite (calcium and phosphate salt)-นกกายวภาคศาสตรแบงกระดกออกเปน 2 สวน 1. Axial skeleton: กระดกกะโหลก (skull) , กระดกสนหลง (vertebral column) , กระดกซโครง (rib) 2. Appendicular skeleton: เปนกระดกทตอออกมาจาก axial skeleton แบงเปน 2.1 Fore-limb bone (กระดกแขน ) ยดตดกบ axial skeleton โดยกระดก pectoral girdle (clavicle, scapula) 2.2 Hind-limb bone (กระดกขา ) ยดตดกบ axial skeleton โดยกระดก pelvic girdle (ilium, sacrum, pubis, ischium)

(pectoral girdle)

iliumsacrumpubis

ischium

ขอตอ (Joint)-ขอตอ: เปนบรเวณทกระดกมาตอกบ กระดก ม synovial memebranes มาหมบรเวณขอตอ เพอปองกนการ เสยดสระหวางกระดก จะมกระดก ออนมาทำาหนาทเปนหมอนรอง และ ม synovial fluid ทำาหนาทเปนสาร หลอลน-Ligament: เปนเอนทยดระหวาง กระดกกบกระดก-Tendon: เปนเอนทยดระหวาง กลามเนอกบกระดก

The skeleton-muscle connection-การเคลอนไหวสวนตาง ๆ ของ รางกายเกดจากการทำางานรวมกน ของ nerves, bones, muscles-การหด-คลายตวของกลามเนอ เปนการทำางานรวมกนของ กลามเนอ 2 ชด ททำางานตรงขาม กน เชน การงอแขน :กลามเนอ biceps (flexor) หดตว (เปน agonist) :กลามเนอ triceps(extensor) คลาย ตว (เปน antagonist)

The power arm-load arm concept-ในการเคลอนของกระดก จะมกระดกทอนหนง ทำาหนาทเปนจดหมน (falcum)-ความเรวในการเคลอนท หรอความสามารถใน การรองรบนำาหนกของกระดกขนอยกบ อตราสวนของ power arm ตอ load arm-power arm: ระยะทางระหวางจดทกลามเนอยด กบกระดกถงจดหมน-load arm: ระยะทางระหวางจดหมนถงบรเวณท ใชในการเคลอนไหว เชน เทา หรอมอ-ถาอตราสวน power arm/load arm ตำา เชน ใน เสอชตา กระดกจะเคลอนทไดเรว-ถาอตราสวน power arm/load arm สง เชน ในตว badger กระดกจะรบนำาหนกไดมาก

Origin and insertion- ทปลายทงสองขางของกลามเนอ แตละมดจะยดตดกบกระดก โดย ดานทยดตดกบกระดกเฉย ๆ (ตดกบกระดกทไมเคลอนท) เรยก origin สวนปลายทยดกบ กระดกทมการเคลอนไหว เรยก insertion-Tendon ท origin มกจะกวาง ท insertion มกจะแคบ เพอจำากด ความแรงในการหดตวของ กลามเนอเกดขนเฉพาะจด

The structure of skeleton muscle-skeleton muscle เกดจากมดของ muscle fiber (cell) มารวมกน-muscle fiberแตละอนคอ 1 เซลลทมหลาย นวเคลยส ทเกดจากหลาย ๆ เซลลในระยะแรก มารวมกน-แตละ muscle fiber เกดจากมดของ myofibrils มารวมกน-myofibrilsประกอบดวย myofilaments 2 ชนด คอ 1.Thin filamentเกดจากactin 2 สายและ regulatory protein (tropomyosin) 1 สาย มาพนกน2.Thick filament เกดจากmyosinมารวมกนเปนมด -การจดเรยงตวของ myofilaments ทำาใหเกด light-dark band ซำาๆ กน เรยกแตละหนวยทซำา กนนวา sarcomere (ดงรป)

การหดตวของกลามเนอ skeleton-การหดตวของกลามเนอ skeleton เกดจากการเลอนเขามาซอนกนของ thin filament เรยก sliding-filament model-การหดตวของกลามเนอเกดโดยความ กวางของ sarcomere ลดลง , ระยะทาง ระหวาง Z line สนลง , A band คงท , I band แคบเขา , H zone หายไป-พลงงานทใชในการหดตวของ กลามเนอหลก ๆ อยในรปของ creatine phosphate

Sliding-filament model1.สวนหวของ myosin จบกบ ATP, อยในรป low-energy configuration 2.myosin

head(ATPase) สลาย ATP ได ADP+Pi, อยในรป high-energy configuration

3.myosin head เกด cross-bridge กบสาย actin

4.ปลอย ADP+Pi, myosin กลบส low-energy configuration ทำาใหเกดแรงดง thin filament เขามา5.ATPโมเลกลใหมเขามาจบกบ myosin head ทำาให myosinหลดจาก actin, เรมวงจรใหม

การควบคมการหดตวของกลามเนอ

-skeleton muscle หดตวเมอไดรบการ กระตนจาก motor neuron-ในระยะพก บรเวณทเปนตำาแหนงท myosin มาเขาจบ บนสาย actin (myosin binding site) ถกปดดวยสายของ tropomyosin โดยการเปด-ปดของ tropomyosin ถกควบคมดวย troponin complex-binding site จะเปดเมอ Ca2+ เขามาจบ กบ troponin

-sarcoplasmic reticulum (SR) เปนแหลงเกบ Ca2+ ในเซลลกลามเนอ-เมอ action potential จาก motor neuron มาถงบรเวณ synaptic terminal ทำาใหมการ หลง Ach ท neuromuscular junction, เกด depolarization ทเซลลกลามเนอ-action potential แพรไปยงเยอเซลลของ กลามเนอทเรยกวา T (transverse) tubules -ตำาแหนงท T tubules สมผสกบ SR ทำาใหม การหลง Ca2+

-การหดตวของกลามเนอจะหยดเมอ SR ปม Ca2+ จาก cytoplasm กลบเขามาเกบใน SR

Motor end-plate

สรปการหดตวของกลามเนอ1.Ach หลงจาก neuron จบ receptor

2.Action potential เคลอนไป T tubule

3.SR หลง Ca2+

4.Ca2+จบtroponin, binding silt เปด

5.กลามเนอหดตว6.ปมCa2+ กลบส SR

7.tropomyosinปด binding site, หยดการหดตวของกลามเนอ

การหดตวของมดกลามเนอ-ในมดกลามเนอแตละมดประกอบดวย muscle fiber หลายเซลลมารวมกน -การตอบสนองตอแรงกระตนของ muscle fiberเปนแบบ all-or-none (เหมอน neuron) และแตละ muscle fiber ม threshold ในการหดตวไมเทากน-การหดตวของมดกลามเนอแตละครง (single twitch) ขนอยกบความแรงทมากระตน-ถากลามเนอไดรบการกระตน 2 ครงตอเนองกน&มระยะหางพอเหมาะ จะทำาให ความแรงในการหดตวครงท 2 เพมขน (summation)

-Tetanus เปนการหด(เกรง)โดยไมมการคลายตวของกลามเนอ จากการกระตนถๆ และตอเนอง-Fatigue (การลา )เปนสภาพทกลามเนอหมดความสามารถในการหดตว

Motor unit-ในสตวมกระดกสนหลง muscle cell 1 เซลลจะถกควบคมโดย motor neuron 1 เซลลเทานน-แต 1 motor neuron อาจควบคมการทำางาน >1 muscle cell-Motor unit ประกอบดวย 1 motor neuron และmuscle fiber ทงหมดท neuron ควบคม-กลามเนอทตองการการเคลอนไหวทละเอยดออน จะมอตราสวนระหวาง motor neuron/muscle cell ตำา เชนกลามเนอลกตา (1/3-4)

การหดตวของ smooth muscle-smooth muscle cell พบทอวยวะท มลกษณะเปนทอกลวง เชน ทางเดนอาหาร , หลอดเลอด , อวยวะสบพนธ , iris ของลกตา และทอของตอม-มรปรางคลายกระสวย ม 1 nucleus/1 cell การหดตวเปน involuntary

-ไมมการจดเรยงตวของactin-myosin ทำาใหไมเหนเปนลาย , ปลาย actin มกยดตดกบ เยอเซลล , ไมม SR ดงนน Ca2+ แพรผานเขามาทางเยอเซลล -การหดตวจะชากวา striated muscle แตการหดตวนนจะอยไดนานกวา

การหดตวของ cardiac muscle

-ม 1 nucleus/1 cell เซลลมการแตกแขนง(bifurcate)และเชอมกบเซลลขาง เคยงดวย gap junction เรยก intercalated disk-มการจดเรยงตวของ actin-myosin ทำาใหเหนเปนลาย , ม SR

-cardiac muscle สามารถหดตวไดเองอยางเปนจงหวะ-หวใจสตวมกระดกสนหลงหดตวไดเองเรยก myogenic heart (muscle-generated)- หวใจของกง , ป , แมงมม ตองไดรบการกระตนจาก nerve เรยก neurogenic heart (nerve-driven)