กิจกรรมต่างๆ ของสิ่งมีชีวิตเกิดจากการประสานการทํางานของระบบอวัยวะต่างๆ เพื่อรักษาให้ร่างกายอยู่ในสภาพสมดุล การทํางานของระบบต่างๆ เกิดขึ้นเพื่อสนองตอบการรับรู้จากสิ่งเร้า (stimulus) ต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมภายใน หรือจากภายนอกของร่างกาย

การตอบสนองต่อสิ่งเร้าของมนุษย์จะอาศัยการทํางานของระบบ 2 ระบบคือ ระบบประสาท (nervous system) และระบบต่อมไร้ท่อ (endocrine system) โดยระบบประสาทจะควบคุมการตอบสนองที่เกิดขึ้นและสิ้นสุดลงอย่างรวดเร็ว ยกตัวอย่างเช่น การหดตัวของกล้ามเนื้อที่ทําให้เกิดการเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว ในขณะที่ระบบต่อมไร้ท่อจะควบคุมการตอบสนองที่เกิดขึ้นช้า แต่มีผลต่อเนื่องในระยะเวลาที่ยาวนาน เช่น การเจริญของเซลล์ไข่ในรังไข่ อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าทั้งสองระบบจะทํางานแตกต่างกัน แต่ก็ทํางานสัมพันธ์กัน เรียกว่า ระบบประสานงาน (co-ordinating system)

แผนภาพแสดงความสำคัญในการรับรู้และตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมของสิ่งมีชีวิต

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดมีการตอบสนองต่อสิ่งเร้า แต่ไม่ใช่ว่าสิ่งมีชีวิตทุกชนิดจะมีระบบประสาท สิ่งมีชีวิตในอาณาจักรโมเนอรา อาณาจักรฟังไจ และอาณาจักรโปรติสตา ซึ่งเป็นเพียงเซลล์ที่ไม่มีการรวมกลุ่มพัฒนาเป็นเนื้อเยื่อ หรืออวัยวะ การตอบสนองต่อสิ่งเร้าจะเป็นไปอย่างง่ายๆ อาจอาศัยโปรตีนที่แทรกตัวอยู่ตามเซลล์เมมเบรน เป็น receptor ในการรับรู้ถึงสิ่งเร้าต่างๆ

ส่วนสิ่งมีชีวิตที่มีการพัฒนาระบบเนื้อเยื่อแล้วบางชนิดก็ไม่มีระบบประสาท เช่น พืช การตอบสนองจะอาศัยระบบฮอร์โมนพืช การตอบสนองต่อสิ่งเร้าโดยใช้ระบบประสาทจึงเป็นลักษณะเฉพาะที่พบได้ในสิ่งมีชีวิตในอาณาจักรสัตว์ (ยกเว้นฟองน้ําซึ่งเป็นสัตว์ที่ยังไม่มีระบบเนื้อเยื่อที่แท้จริง)

1. การตอบสนองของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว

         1.1) อะมีบา (amoeba) โปรติสต์ไม่มีเซลล์ประสาทตอบสนองต่อสิ่งเร้าประเภทอาหาร และแสง
         1.2) พารามีเซียม (paramecium) โปรติสต์ที่ไมมีเซลล์ประสาท ซิเลียมีเส้นใยประสานงาน (co-ordinating fiber) ที่สามารถรับรูและตอบสนองต่อสิ่งเร้าได้ เคลื่อนที่เข้าหาหรือหนีแสงสว่าง อุณหภูมิหรือสารเคมีได้
         1.3) ยูกลีนา (euglena) โปรติสต์ไม่มีเซลล์ประสาท ตัวมี eyespot ไว้รับแสง ซึ่งเป็นเซลล์ที่ไวต่อความเข้มและทิศทางของแสง แต่ยังรับภาพไม่ได้

 2. การตอบสนองของสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง

         2.1) ฟองน้ำ (spongy) ไม่มีระบบประสาท ไม่มี nerve cell หรือ sensory cell การรับรู้ของ ฟองน้ำจะขึ้นอยู่กับการทำงานของ แต่ละเซลล์แต่ไม่มีการทำงานระหว่างเซลล์ โดยมันจะตอบสนองต่อแรงกด และแรงสัมผัส
         2.2) ไฮดรา (hydra) มีเซลล์ประสาทแทรก กระจายอยู่ระหว่างเยื่อสองชั้น โดยสานกันเป็นร่างแห เรียกว่า ร่างแหประสาท (nerve net) สามารถนำกระแสประสาทได้ทุกทิศทาง และเคลื่อนที่ได้ค่อนข้างช้ากว่าการเคลื่อนที่ของเซลล์ประสารทชั้นสูง และกระแสประสาทที่กระจายออกไปมีทิศทางไม่แน่นอน
         2.3) พลานาเรีย (planaria) มีพัฒนาการของระบบประสาทมากขึ้น ตัวเซลล์ประสาทมีการรวมกลุ่มอยู่ทางด้านหัว เรียกว่า ปมประสาท (cerebral ganglia) ทำหน้าที่เป็นสมอง และมีเส้นประสาทด้านท้อง (ventral nerve cord) สองเส้นยาวขนานไปกับลำตัว ตั้งแต่สวนของกลุ่มเซลล์ประสาทไปจนสุดตัว โดยระหว่างเส้นประสาททั้งสองนี้จะมีเส้นประสาทตามขวาง (transverse nerve) เชื่อมต่ออยู่ ทำให้ระบบประสาทสวนกลางของพลานาเรียมีลักษณะคล้ายขั้นบันได (ladder type)
         2.4) ไส้เดือนดิน (earth worm) ระบบประสาท ประกอบด้วย ปมประสาทที่มีขนาดใหญ่ ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของระบบประสาท รวมทั้งมีปมประสาทอยู่ในแต่ละปล้องของลำตัว และมีเส้นประสาททางด้านท้อง (ventral nerve cord) 2 เส้น เชื่อมติดกันทอดยาวตลอดลำตัว นอกจากนี้ ยังมีแขนงประสาทแยกออกไปตามผนังลำตัว
         2.5) หมึก (squid) ระบบประสาทเจริญดีมาก มีปมประสาทที่ส่วนหัวเป็นสมองโอบรอบหลอดอาหาร มีปมประสาทและเส้นประสาทออกไปตามจุดต่างๆ ของร่างกาย
         2.6 แมลง (arthopod) มีพัฒนาการของระบบประสาทมากขึ้น โดยมีปมประสาทหรือสมองชัดเจนอยู่บริเวณหัว และมีปมประสาทขนาดใหญ่อยู่เป็นระยะตลอดความยาวของลำตัว ปมประสาททำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของระบบประสาท นอกจากนี้ ยังมีเส้นประสาททางด้านท้อง (ventral nerve cord) ยาวตลอดตัวและใยประสาทที่แยกออกมา เป็นส่วนของระบบประสาทรอบนอก
         2.7) ดาวทะเล (seastar) ไม่มีสมองและปมประสาท แต่มีระบบประสาทวงแหวน (nerve ring) ล้อมรอบปาก และมีเส้นประสาทรัศมี (radial nerve) แยกออกไปตามแฉก

3. การตอบสนองของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

คนและสัตว์มีกระดูกสันหลังอื่น ระบบประสาทพัฒนามาก เซลล์ประสาทเกือบทั้งหมดรวมกันที่ส่วนหัวขนาดใหญ่เจริญมากเรียกว่า สมอง (brain) เซลล์ประสาทยังรวมตัวกันยื่นออกจากสมอง เป็นแนวยาวของลำตัวด้านหลังเรียกว่า ไขสันหลัง (spinal cord)

สมองและไขสันหลังทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของระบบประสาททั้งหมด รวมเรียกว่าระบบประสาทส่วนกลาง (central nervous system; CNS) มีหน้าที่หลัก 3 อย่างได้แก่ รับสัญญาณจากหน่วยความรู้สึก ประมวลผลข้อมูล และส่งสัญญาณต่อไปยังหน่วยตอบสนอง โดยสมองและไขสันหลังจะมีเส้นประสาท แยกออกมาจำนวนมากเพื่อทำหน้าที่ควบคุมและประสานงานในระบบประสาท ต่างๆ ของร่างกาย

พัดชา วิจิตรวงศ์