ทฤษฎีเซลล์ประสาทคือแนวคิดที่ว่าระบบประสาทประกอบด้วยเซลล์แต่ละเซลล์ที่แยกจากกัน ซึ่งเป็นการค้นพบอันเนื่องมาจากงานด้านกายวิภาคศาสตร์ระบบประสาทที่สำคัญของSantiago Ramón y Cajalและต่อมาได้รับการนำเสนอโดยH. Waldeyer-Hartzและ คนอื่นๆ ^{[ 1 ]}คำว่าเซลล์ประสาท (สะกดว่าneuroneในภาษาอังกฤษแบบบริติช) นั้นถูกบัญญัติขึ้นโดย Waldeyer เพื่อใช้ในการระบุเซลล์ดังกล่าวทฤษฎีเซลล์ประสาท นี้ทำหน้าที่ในการวางตำแหน่งเซลล์ประสาทให้เป็นกรณีพิเศษภายใต้ ทฤษฎีเซลล์ ที่กว้างขึ้น ซึ่งพัฒนาขึ้นเมื่อหลายทศวรรษก่อนหน้านี้ เขาได้นำแนวคิดนี้มาใช้ไม่ใช่จากการวิจัยของเขาเอง แต่มาจากการสังเกตที่แตกต่างกันของงานด้านเนื้อเยื่อวิทยาของAlbert von Kölliker , Camillo Golgi , Franz Nissl , Santiago Ramón y Cajal , Auguste Forelและคนอื่นๆ^{[ 2 ] [ 3 ]}

ในปี ค.ศ. 1839 Theodor Schwannเสนอว่าเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์^{[ 4 ]} Schwann ได้ขยายข้อเสนอของMatthias Jakob Schleiden เพื่อนสนิทของเขา เมื่อปีก่อนหน้า ซึ่งระบุว่าเนื้อเยื่อของพืชทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์ ระบบประสาทถือเป็นข้อยกเว้น แม้ว่าเซลล์ประสาทจะได้รับการอธิบายในเนื้อเยื่อโดยนักวิจัยจำนวนมาก รวมถึงJan Purkinje , Gabriel ValentinและRobert Remakแต่ความสัมพันธ์ระหว่างเซลล์ประสาทกับส่วนประกอบอื่นๆ เช่น เดนไดรต์และแอกซอนยังไม่ชัดเจน การเชื่อมต่อระหว่างตัวเซลล์ขนาดใหญ่กับส่วนประกอบขนาดเล็กไม่สามารถสังเกตได้ และเป็นไปได้ว่าเส้นใยประสาทจะเป็นข้อยกเว้นของทฤษฎีเซลล์ในฐานะส่วนประกอบที่ไม่ใช่เซลล์ของเนื้อเยื่อที่มีชีวิต ข้อจำกัดทางเทคนิคของกล้องจุลทรรศน์และการเตรียมเนื้อเยื่อเป็นสาเหตุหลัก ความคลาดเคลื่อนของสีความคลาดเคลื่อนทรงกลมและการพึ่งพาแสงธรรมชาติ ล้วนมีบทบาทในการจำกัดประสิทธิภาพของกล้องจุลทรรศน์ในช่วงต้นศตวรรษที่ 19 โดยทั่วไปแล้ว เนื้อเยื่อจะถูกบดเบาๆ ในน้ำและกดระหว่างแผ่นกระจกและแผ่นปิด นอกจากนี้ยังมีสีย้อมและสารตรึงสภาพให้เลือกใช้จำนวนจำกัดก่อนกลางศตวรรษที่ 19

ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นจาก Camillo Golgi ผู้คิดค้น เทคนิค การย้อมสีเงินในปี 1873 ซึ่งเขาเรียกว่าla reazione nera ( ปฏิกิริยาสีดำ ) แต่เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในชื่อ การย้อมสี Golgi หรือ วิธีการ Golgi โดยใช้เทคนิคนี้ เซลล์ประสาทที่มีเดนไดรต์และแอกซอนที่แตกแขนงอย่างมากสามารถมองเห็นได้อย่างชัดเจนบนพื้นหลังสีเหลือง อย่างไรก็ตาม Golgi อธิบายระบบประสาทว่าเป็นเครือข่ายเดียวที่ต่อเนื่องกัน เพื่อสนับสนุนแนวคิดที่เรียกว่าทฤษฎีเรติคูลาร์ซึ่งในเวลานั้นก็ดูสมเหตุสมผล เพราะภายใต้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง เซลล์ประสาทเป็นเพียงตาข่ายของเส้นใยเดี่ยวๆ Santiago Ramón y Cajal เริ่มทำการวิจัยระบบประสาทในปี 1887 โดยใช้การย้อมสี Golgi ในฉบับแรกของRevista Trimestral de Histología Normal y Patológica (พฤษภาคม 1888) Ramón y Cajal รายงานว่าเซลล์ประสาทไม่ได้ต่อเนื่องกันในสมองของนก การค้นพบของ Ramón y Cajal เป็นหลักฐานที่เด็ดขาดสำหรับการไม่ต่อเนื่องของระบบประสาทและการมีอยู่ของเซลล์ประสาทแต่ละเซลล์จำนวนมาก โกลกีปฏิเสธที่จะยอมรับทฤษฎีเซลล์ประสาทและยึดมั่นในทฤษฎีโครงข่ายประสาท โกลกีและรามอน อี กาฮาล ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือการแพทย์ ร่วมกันในปี 1906 แต่ข้อโต้แย้งระหว่างนักวิทยาศาสตร์ทั้งสองยังคงดำเนินต่อไป^{[ 5 ] [ 6 ]}ในที่สุดเรื่องนี้ก็ได้รับการแก้ไขในช่วงทศวรรษ 1950 ด้วยการพัฒนากล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน ซึ่งแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าเซลล์ประสาทเป็นเซลล์แต่ละเซลล์ที่เชื่อมต่อกันผ่านไซแนปส์เพื่อสร้างระบบประสาท ซึ่งเป็นการยืนยันความถูกต้องของทฤษฎีเซลล์ประสาท^{[ 7 ] [ 8 ]}

ทฤษฎีเซลล์ประสาทเป็นตัวอย่างหนึ่งของความสอดคล้องกัน (consilience)ซึ่งทฤษฎีระดับต่ำถูกผนวกเข้ากับทฤษฎีระดับสูงที่อธิบายข้อมูลพื้นฐานในฐานะส่วนหนึ่งของโครงสร้างลำดับสูงกว่า ด้วยเหตุนี้ ทฤษฎีเซลล์ประสาทจึงมีองค์ประกอบหลายอย่าง ซึ่งแต่ละอย่างล้วนเป็นหัวข้อของทฤษฎีระดับต่ำ การถกเถียง และการเก็บรวบรวมข้อมูลเบื้องต้น บางองค์ประกอบถูกกำหนดขึ้นโดยความจำเป็นของทฤษฎีเซลล์ที่วอลเดเยอร์พยายามใช้เพื่ออธิบายการสังเกตโดยตรง และองค์ประกอบอื่นๆ พยายามอธิบายการสังเกตเพื่อให้สอดคล้องกับทฤษฎีเซลล์

หน่วยประสาท

สมองประกอบด้วยหน่วยย่อยแต่ละหน่วยซึ่งมีลักษณะเฉพาะ เช่นเดนไดรต์ตัวเซลล์และแอกซอน

เซลล์ประสาทเป็นเซลล์

หน่วยย่อยเหล่านี้คือเซลล์ในความหมายเดียวกับเนื้อเยื่ออื่นๆ ในร่างกาย

ความเชี่ยวชาญเฉพาะด้าน

หน่วยเหล่านี้อาจมีขนาด รูปร่าง และโครงสร้างที่แตกต่างกันไปตามสถานที่ตั้งหรือความเชี่ยวชาญด้านการใช้งาน

นิวเคลียสเป็นกุญแจสำคัญ

นิวเคลียสเป็นศูนย์กลางการบำรุงเลี้ยงของเซลล์ หากเซลล์แบ่งตัว ส่วนที่มีนิวเคลียสเท่านั้นที่จะอยู่รอด

เส้นใยประสาทเป็นส่วนยื่นของเซลล์

เส้นใยประสาทเป็นส่วนที่ยื่นออกมาจากเซลล์ประสาท

การแบ่งเซลล์

เซลล์ประสาทเกิดขึ้นจากการแบ่งเซลล์

ติดต่อ

เซลล์ประสาทเชื่อมต่อกันด้วยจุดสัมผัส ไม่ใช่ ความต่อเนื่อง ของไซโทพลาสซึม วาลเดเยอร์เองก็วางตัวเป็นกลางในประเด็นนี้ และโดยเคร่งครัดแล้ว ทฤษฎีเซลล์ประสาทไม่ได้ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบนี้ หัวใจเป็นตัวอย่างของเนื้อเยื่อที่สามารถกระตุ้นได้ ซึ่งเซลล์เชื่อมต่อกันผ่านความต่อเนื่องของไซโทพลาสซึม แต่ก็สอดคล้องกับทฤษฎีเซลล์อย่างสมบูรณ์ นี่เป็นความจริงสำหรับตัวอย่างอื่นๆ เช่น การเชื่อมต่อระหว่างเซลล์แนวนอนของเรตินา หรือ ไซแนปส์ ของเซลล์เมาท์เนอร์ในปลาทอง

กฎของโพลาไรเซชันแบบไดนามิก

แม้ว่าแอกซอนจะสามารถนำกระแสประสาทได้ทั้งสองทิศทาง แต่ในเนื้อเยื่อจะมีทิศทางการส่งสัญญาณที่ต้องการเป็นพิเศษจากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่ง (ส่วนที่เหลือเป็นองค์ประกอบที่ Waldeyer ไม่ได้รวมไว้ แต่ถูกเพิ่มเข้ามาในทศวรรษต่อมา)

ไซแนปส์

มีสิ่งกีดขวางการส่งสัญญาณอยู่ ณ จุดสัมผัสระหว่างเซลล์ประสาทสองเซลล์ ซึ่งอาจอนุญาตให้มีการส่งสัญญาณได้

เอกภาพของการส่งสัญญาณ

หากเซลล์สองเซลล์มีการสัมผัสกัน การสัมผัสนั้นอาจเป็นการกระตุ้นหรือการยับยั้ง แต่จะเป็นประเภทเดียวกันเสมอ

กฎของเดล

ปลายประสาทแต่ละจุดจะปล่อยสารสื่อประสาทเพียงชนิดเดียว

แม้ว่าทฤษฎีเกี่ยวกับเซลล์ประสาทจะเป็นหลักการสำคัญของประสาทวิทยาศาสตร์ สมัยใหม่ แต่การศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นว่ามีข้อยกเว้นที่น่าสนใจและมีส่วนเพิ่มเติมที่สำคัญต่อความรู้ของเราเกี่ยวกับวิธีการทำงานของเซลล์ประสาท

ไซแนปส์ไฟฟ้าพบได้บ่อยในระบบประสาทส่วนกลางมากกว่าที่เคยคิดไว้ ดังนั้น แทนที่จะทำงานเป็นหน่วยเดี่ยวๆ ในบางส่วนของสมอง กลุ่มเซลล์ประสาทขนาดใหญ่อาจทำงานพร้อมกันเพื่อประมวลผลข้อมูลประสาท^{[ 9 ]} ไซแนปส์ไฟฟ้าเกิดขึ้นจากช่องว่างเชื่อมต่อที่อนุญาตให้โมเลกุลผ่านระหว่างเซลล์ประสาทโดยตรง ทำให้เกิดการเชื่อมต่อระหว่างไซโตพลาสซึมกับไซโตพลาสซึม ซึ่งเรียกว่า ซิงไซเทียม^{[ 10 ]}

นอกจากนี้ ปรากฏการณ์การส่งสัญญาณร่วมกันซึ่งมีการปล่อยสารสื่อประสาทมากกว่าหนึ่งชนิดจากปลายประสาทก่อนซินแนปส์เดียวกัน (ซึ่งขัดกับกฎของเดล) ส่งผลให้การส่งข้อมูลภายในระบบประสาทมีความซับซ้อนมากขึ้น^{[ 11 ]}

• การค้นพบเซลล์ประสาท