นิวโรมอร์โฟโลยี (จากภาษากรีก νεῦρον, neuron, "เส้นประสาท"; μορφή, morphé, "รูปร่าง"; -λογία, -logia, "การศึกษา" ^{[ 1 ] [ 2 ]} ) คือการศึกษารูปร่าง รูปทรง และโครงสร้างของระบบประสาทการศึกษานี้เกี่ยวข้องกับการพิจารณาส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบประสาทใน ระดับ โมเลกุลและเซลล์และเชื่อมโยงเข้ากับมุมมอง ทางสรีรวิทยาและ กายวิภาคศาสตร์ สาขานี้ยังสำรวจการสื่อสารและปฏิสัมพันธ์ภายในและระหว่างแต่ละส่วนเฉพาะของระบบประสาท สัณฐานวิทยาแตกต่างจากสัณฐานวิทยากำเนิดสัณฐานวิทยาคือการศึกษาเกี่ยวกับรูปร่างและโครงสร้างของสิ่งมีชีวิต ในขณะที่สัณฐานวิทยากำเนิดคือการศึกษาเกี่ยวกับการพัฒนาทางชีววิทยาของรูปร่างและโครงสร้างของสิ่งมีชีวิต ดังนั้น นิวโรมอร์โฟโลยีจึงมุ่งเน้นไปที่รายละเอียดเฉพาะของโครงสร้างของระบบประสาท ไม่ใช่กระบวนการที่โครงสร้างนั้นพัฒนาขึ้น แม้ว่าสัณฐานวิทยาของระบบประสาทและการสร้างรูปร่างของสิ่งมีชีวิตจะเป็นสองสิ่งที่ไม่เหมือนกัน แต่ก็มีความเชื่อมโยงกันอย่างใกล้ชิด

ความก้าวหน้าในการกำหนดสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทนั้นพัฒนาไปอย่างช้าๆ ต้องใช้เวลาเกือบศตวรรษหลังจากที่ยอมรับเซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของสิ่งมีชีวิต ก่อนที่นักวิจัยจะเห็นพ้องต้องกันเกี่ยวกับรูปร่างของเซลล์ประสาทเดิมทีคิดว่าเป็นคอร์ปัสเคิลทรง กลมอิสระ ที่แขวนอยู่ตามเส้นใยประสาทที่วนและขด^{[ 3 ]}จนกระทั่งการผ่าตัดเซลล์ประสาททั้งเซลล์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกโดยOtto Deitersในปี 1865 จึงสามารถแยกเดนไดรต์และแอกซอน ออกจากกันได้ ^{[ 3 ]}ในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เทคนิคใหม่ๆ เช่นวิธีของ Golgiได้รับการพัฒนาขึ้น ซึ่งช่วยให้นักวิจัยสามารถมองเห็นเซลล์ประสาททั้งเซลล์ได้ การวิจัยของ Golgi นี้ได้กระตุ้นให้เกิดการวิจัยใหม่ๆ เกี่ยวกับระยะห่างของเซลล์ประสาทโดยRamon y Cajalในปี 1911 การวิจัยด้านสัณฐานวิทยาเพิ่มเติมยังคงพัฒนาต่อไป รวมถึงสัณฐานวิทยาของเดนไดรต์ ในปี พ.ศ. 2526 Thoroya Abdel-Maguid และ David Bowsher ได้ขยายวิธีการของ Golgi และรวมเข้ากับเทคนิคการย้อมสี ซึ่งทำให้พวกเขาสามารถมองเห็นเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทและจำแนกประเภทตามรูปแบบของเดนไดรต์ได้^{[ 4 ]}ตั้งแต่นั้นมา เทคนิคมากมายได้รับการพัฒนาและนำไปใช้ในสาขาประสาทสัณฐานวิทยา

งานวิจัยสนับสนุนความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติทางสัณฐานวิทยาและหน้าที่การทำงานของเซลล์ประสาท ตัวอย่างเช่น ความสอดคล้องระหว่างสัณฐานวิทยาและประเภทการทำงานของเซลล์แกงลีออนในจอประสาทตา ของแมว ได้รับการศึกษาเพื่อแสดงความสัมพันธ์ระหว่างรูปร่างและหน้าที่การทำงานของเซลล์ประสาท^{[ 5 ]} ความไวต่อการวางแนวและรูปแบบการแตกแขนงของเดนไดรต์เป็นลักษณะทั่วไปอื่นๆ ของเซลล์ประสาทที่นักวิจัยสังเกตเห็นว่ามีผลต่อการทำงานของเซลล์ประสาท^{[ 6 ]} Ian A. Meinertzhagen และคณะได้สร้างความเชื่อมโยงระหว่างปัจจัยทางพันธุกรรมที่เป็นพื้นฐานของโครงสร้างเซลล์ประสาทเฉพาะ และวิธีที่ปัจจัยทั้งสองนี้เกี่ยวข้องกับการทำงานของเซลล์ประสาทโดยการตรวจสอบเส้นประสาทตาในDrosophila melanogasterพวกเขายืนยันว่าโครงสร้างของเซลล์ประสาทสามารถกำหนดการทำงานของมันได้โดยการกำหนดการสร้างไซแนปส์^{[ 7 ]}

รูปทรงเรขาคณิตของเซลล์ประสาทมักขึ้นอยู่กับชนิดของเซลล์และประวัติของสิ่งเร้าที่ได้รับซึ่งถูกประมวลผลผ่านไซแนปส์ รูปทรงของเซลล์ประสาทมักกำหนดการทำงานของเซลล์ประสาทโดยการสร้างความสัมพันธ์ไซแนปส์ อย่างไรก็ตาม ยังมีหลักฐานเพิ่มมากขึ้นเกี่ยวกับการส่งผ่านปริมาตร ซึ่งเป็นกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าเคมี จากเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งหมด^{[ 6 ]}

สัณฐานวิทยาของต้นแอกซอนมีบทบาทสำคัญในการปรับการทำงานและการเข้ารหัสข้อมูล^{[ 8 ]}

การพัฒนาลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทถูกควบคุมโดยทั้ง ปัจจัย ภายในและภายนอกสัณฐานวิทยาของเนื้อเยื่อประสาทขึ้นอยู่กับยีนและปัจจัยอื่นๆ เช่นสนามไฟฟ้าคลื่นไอออน และแรงโน้มถ่วงนอกจากนี้ เซลล์ที่กำลังพัฒนายังสร้างข้อจำกัดทางเรขาคณิตและทางกายภาพให้แก่กันและกัน ปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ส่งผลต่อรูปร่างของเซลล์ประสาทและการสร้างไซแนปส์ [ ^{9 ] การ} วัดทางสัณฐานวิทยาและการประยุกต์ใช้การถ่ายภาพมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจกระบวนการพัฒนาต่อไป

เนื่องจากเซลล์ประสาทชนิดต่างๆ ทำหน้าที่หลากหลายในส่วนต่างๆ ของระบบประสาท จึงทำให้เซลล์ประสาทมีขนาด รูปร่าง และ คุณสมบัติ ทางเคมีไฟฟ้า ที่หลากหลาย เซลล์ประสาทมีรูปร่างและขนาดแตกต่างกัน และสามารถจำแนกได้ตามสัณฐานวิทยา นักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีCamillo Golgiได้จัดกลุ่มเซลล์ประสาทเป็นเซลล์ประเภทที่ 1 และประเภทที่ 2 เซลล์ ประสาท ประเภทที่ 1 ของ Golgiมีแอกซอนยาวที่สามารถส่งสัญญาณได้ในระยะทางไกล เช่น ในเซลล์ Purkinjeในขณะที่ เซลล์ประสาท ประเภทที่ 2 ของ Golgiโดยทั่วไปจะมีแอกซอนสั้นกว่า เช่นเซลล์เม็ดเล็กหรือไม่มีแอกซอนเลย^{[ 10 ]}

เซลล์ ประสาทสามารถจำแนกตามลักษณะทางกายภาพได้เป็นแบบขั้วเดียว (unipolar) , แบบสองขั้ว (bipolar)หรือแบบหลายขั้ว (multipolar ) เซลล์แบบขั้วเดียว และเซลล์แบบ ขั้วเทียม (pseudounipolar) จะมี ระยางค์เพียงหนึ่งเดียวที่ยื่นออกมาจากตัวเซลล์ เซลล์แบบสองขั้วจะมีระยางค์สองอันที่ยื่นออกมาจากตัวเซลล์ และเซลล์แบบหลายขั้วจะมีระยางค์สามอันขึ้นไปที่ยื่นออกมาทั้งเข้าและออกจากตัวเซลล์

นิวโรโมโฟโลยีเชิงทฤษฎีเป็นสาขาหนึ่งของนิวโรโมโฟโลยีที่มุ่งเน้นการอธิบายทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับรูปร่าง โครงสร้าง และการเชื่อมต่อของระบบประสาท

สัณฐานวิทยาประสาทเชิงแรงโน้มถ่วงศึกษาผลกระทบของแรงโน้มถ่วง ที่เปลี่ยนแปลงไป ต่อโครงสร้างของ ระบบประสาท ส่วนกลาง ระบบ ประสาทส่วนปลายและระบบประสาทอัตโนมัติสาขาย่อยนี้มุ่งขยายความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับความสามารถในการปรับตัวของระบบประสาท และโดยเฉพาะอย่างยิ่งจะตรวจสอบว่าผลกระทบจากสิ่งแวดล้อมสามารถเปลี่ยนแปลงโครงสร้างและการทำงานของระบบประสาทได้อย่างไร ในกรณีนี้ การจัดการสิ่งแวดล้อมโดยทั่วไปจะรวมถึงการทำให้เซลล์ประสาทสัมผัสกับแรงโน้มถ่วงสูงหรือแรงโน้มถ่วงต่ำเป็นส่วนหนึ่งของชีววิทยาเชิงแรงโน้มถ่วง^{[ 11 ]}

มีการใช้เทคนิคหลากหลายในการศึกษาสัณฐานวิทยาประสาท รวมถึงกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลสเตอริโอโลยีตามการออกแบบการติดตามเซลล์ประสาท^{[ 12 ]}และการสร้างเซลล์ประสาทขึ้นใหม่ นวัตกรรมในปัจจุบันและการวิจัยในอนาคต ได้แก่กล้องจุลทรรศน์เสมือนสเตอริโอโลยีอัตโนมัติการทำแผนที่เปลือกสมองการติดตามเซลล์ประสาทอัตโนมัติโดยใช้แผนที่เทคนิคไมโครเวฟ และการวิเคราะห์เครือข่าย ในบรรดาเทคนิคที่ใช้ในปัจจุบันสำหรับการศึกษาสัณฐานวิทยาประสาท สเตอริโอโลยีตามการออกแบบและกล้องจุลทรรศน์คอนโฟคอลเป็นสองวิธีที่ได้รับความนิยมมากที่สุด นอกจากนี้ยังมีฐานข้อมูลสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทที่สมบูรณ์ที่เรียกว่าฐานข้อมูล NeuroMorpho อีกด้วย^{[ 13 ]}

สเตอริโอโลยีแบบอิงการออกแบบเป็นหนึ่งในวิธีการที่โดดเด่นที่สุดสำหรับการประมาณค่าทางคณิตศาสตร์ของรูปแบบ 3 มิติจากรูปแบบ 2 มิติที่กำหนด ปัจจุบันเป็นเทคนิคชั้นนำในการวิจัยทางชีวการแพทย์สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง 3 มิติ^{[ 14 ]}สเตอริโอโลยีแบบอิงการออกแบบเป็นเทคนิคสเตอริโอโลยีที่ใหม่กว่าซึ่งตรวจสอบสัณฐานวิทยาที่ได้รับการกำหนดและออกแบบไว้ล่วงหน้า เทคนิคนี้แตกต่างจากวิธีการเก่าอย่างสเตอริโอโลยีแบบอิงโมเดล ซึ่งใช้โมเดลที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้เป็นแนวทาง สเตอริโอโลยีแบบอิงการออกแบบที่ทันสมัยกว่าช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทโดยไม่ต้องตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับขนาด รูปร่าง การวางแนว หรือการกระจายตัว สเตอริโอโลยีแบบอิงการออกแบบยังช่วยให้นักวิจัยมีอิสระและความยืดหยุ่นมากขึ้น เนื่องจากสเตอริโอโลยีแบบอิงโมเดลจะมีประสิทธิภาพก็ต่อเมื่อโมเดลนั้นเป็นตัวแทนของวัตถุที่กำลังศึกษาอย่างแท้จริง ในขณะที่สเตอริโอโลยีแบบอิงการออกแบบไม่มีข้อจำกัดในลักษณะนี้^{[ 15 ]}

กล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลเป็น วิธีการ ทางจุลทรรศน์ที่นิยมใช้ในการตรวจสอบโครงสร้างของเซลล์ประสาท เนื่องจากให้ภาพที่คมชัด มีความละเอียด สูงขึ้น และอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน ต่ำลง วิธีการทำงานเฉพาะของกล้องจุลทรรศน์ชนิดนี้ทำให้สามารถมองเห็นระนาบคอนโฟคอลทีละระนาบ ซึ่งเหมาะสมที่สุดสำหรับการดูโครงสร้างของเซลล์ประสาท กล้องจุลทรรศน์แบบดั้งเดิมอื่นๆ ไม่สามารถมองเห็นโครงสร้างของเซลล์ประสาททั้งหมดได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งโครงสร้างระดับเซลล์ย่อย เมื่อไม่นานมานี้ นักวิจัยบางกลุ่มได้ผสมผสานการออกแบบเชิงสเตอริโอโลยีและกล้องจุลทรรศน์แบบคอนโฟคอลเพื่อพัฒนาการวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างเซลล์ประสาทเฉพาะเจาะจงให้ดียิ่งขึ้น

การทำแผนที่เปลือกสมองหมายถึงกระบวนการกำหนดลักษณะของบริเวณเฉพาะในสมองโดยอาศัยลักษณะทางกายวิภาคหรือการทำงาน แผนที่สมองในปัจจุบันยังไม่สมบูรณ์หรือเป็นเนื้อเดียวกันเพียงพอที่จะแสดงรายละเอียดโครงสร้างที่เฉพาะเจาะจง อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าล่าสุดในการถ่ายภาพการทำงานของสมองและการวิเคราะห์ทางสถิติอาจพิสูจน์ได้ว่าเพียงพอในอนาคต การพัฒนาล่าสุดในสาขานี้ที่เรียกว่าวิธี Gray Level Index (GLI) ช่วยให้สามารถระบุบริเวณเปลือกสมองได้อย่างเป็นกลางมากขึ้นผ่านอัลกอริทึม GLI เป็นวิธีการมาตรฐานที่ช่วยให้นักวิจัยสามารถกำหนดความหนาแน่นของเซลล์ประสาทได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง GLI ถูกกำหนดให้เป็นอัตราส่วนของพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยองค์ประกอบที่ย้อมสี Nissl ต่อพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยองค์ประกอบที่ไม่ย้อมสี^{[ 16 ]}เทคนิคการทำแผนที่เปลือกสมองที่ซับซ้อนมากขึ้นยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา และสาขานี้มีแนวโน้มที่จะเห็นการเติบโตแบบทวีคูณของวิธีการทำแผนที่ในอนาคตอันใกล้นี้

นิวโรมอร์โฟโลยีถูกนำมาใช้เป็นวิธีการใหม่ในการสำรวจสาเหตุพื้นฐานของความผิดปกติทางระบบประสาท หลายอย่าง และถูกรวมไว้ในการศึกษาทางคลินิกของโรค ความเสื่อม ของระบบประสาท ต่างๆ ความผิดปกติ ทางจิต ความบกพร่องทางการเรียนรู้และความผิดปกติเนื่องจากความเสียหายของสมอง นักวิจัยได้ใช้เทคนิคนิวโรมอร์โฟโลยีไม่เพียงแต่เพื่อศึกษาความเสียหายเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการสร้างเส้นประสาทที่เสียหายขึ้นใหม่ด้วยวิธีการต่างๆ เช่น การกระตุ้นการเจริญเติบโตของแอกซอน นิวโรมอร์โฟโลยีถูกนำมาใช้เพื่อศึกษา ความเสียหาย ของเส้นประสาทตาโดยเฉพาะอย่างยิ่งการตรวจสอบรอยโรคและการฝ่อนักวิจัยยังได้ตรวจสอบและระบุถึงนิวโรมอร์โฟโลยีของอวัยวะเพศชายเพื่อทำความเข้าใจบทบาทของระบบประสาทซิมพาเทติกในการทำให้เกิดการแข็งตัวของอวัยวะเพศได้ดียิ่งขึ้น ^{[ 17 ]}

นิวโรโมโฟโลยีเชิงคำนวณตรวจสอบเซลล์ประสาทและโครงสร้างย่อยของเซลล์ประสาทโดยการตัดเซลล์ประสาทออกเป็นชิ้นๆ และศึกษาชิ้นส่วนย่อยต่างๆ เหล่านี้ นอกจากนี้ยังอธิบายพื้นที่นิวโรโมโฟโลยีเป็นพื้นที่ 3 มิติ ซึ่งช่วยให้นักวิจัยเข้าใจขนาดของส่วนประกอบเซลล์ประสาทที่เฉพาะเจาะจงได้ ยิ่งไปกว่านั้น การสร้างภาพ 3 มิติยังช่วยให้นักวิจัยเข้าใจว่าเซลล์ประสาทส่งข้อมูลภายในตัวเองได้อย่างไร^{[ 18 ]}

กล้องจุลทรรศน์เสมือนจริงจะช่วยให้นักวิจัยได้ภาพโดยใช้จำนวนครั้งในการถ่ายภาพน้อยลง ซึ่งจะช่วยรักษาความสมบูรณ์ของเนื้อเยื่อและลดโอกาสที่สีย้อมเรืองแสงจะจางลงระหว่างการถ่ายภาพ นอกจากนี้ วิธีนี้จะช่วยให้นักวิจัยสามารถมองเห็นข้อมูลที่ไม่สามารถหาได้ในปัจจุบัน เช่น เซลล์ชนิดหายากและการจัดสรรตำแหน่งของเซลล์ในบริเวณสมองเฉพาะ^{[ 14 ]}กล้องจุลทรรศน์เสมือนจริงจะช่วยให้สามารถแปลงภาพทั้งหมดเป็นดิจิทัลได้ จึงป้องกันการเสื่อมสภาพของข้อมูล การแปลงเป็นดิจิทัลนี้ยังอาจช่วยให้นักวิจัยสามารถสร้างฐานข้อมูลเพื่อแบ่งปันและจัดเก็บข้อมูลของตนได้

• ประสาทวิทยาเซลล์
• สัณฐานวิทยา (ชีววิทยา)
• สัณฐานวิทยาประสาทเชิงทฤษฎี

• นิวโรมอร์โฟ