กระแสประสาทเคลื่อนที่ไปในใยประสาทได้ด้วยปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเคมี (Electrochemical reaction) A.L. Hodgkin และ A.F. Huxley ทดลองวัดความต่างศักย์ของเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทของหมึก โดยใช้ Microelectrode พบว่าความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างภายในและภายนอกเซลล์ประสาทมีค่า – 60 มิลลิโวลต์ ในสภาวะพัก ซึ่งเรียกว่า Resting potential หรือ Polarisation ถ้ามีการกระตุ้นที่จุดหนึ่งบน Axon ค่าความต่างศักย์จะสูงขึ้นตามลำดับจนเป็น + 60 มิลลิโวลต์ เรียกว่าเกิด Depolarization และเรียกความต่างศักย์ที่เปลี่ยนไปว่า Action potential ต่อมาความต่างศักย์ ไฟฟ้าเริ่มลดลงเรียกว่าเกิด Repolarization สุดท้ายกลับลงมาเป็น –60 มิลลิโวลต์ตามเดิมเรียก Resting potential

ภาวะปกติ --> Na+ อยู่ภายนอกมากกว่าภายใน, K+ อยู่ภายในมากกว่าภายนอก, Cl- เข้าออกได้อิสระ Protein, Nucleic â มีขนาดโมเลกุลใหญ่อยู่ภายใน cell

ภาวะได้รับการกระตุ้น --> ผนังเซลล์ประสาทยอมให้ Na+ เข้าภายในเซลล์ ผลที่ตามมาคือ K+ ออกนอกเซลล์ ทำให้มีการเคลื่อนที่ของกระแสประสาทส่งต่อไปยังสมองเพื่อให้เซลล์ประสาทกลับคืนสภาพเดิม จึงต้องมี Sodium potassium (-K pump) ซึ่งใช้พลังงานจากการสลายโมเลกุลของ ATP ภายในผิวของเซลล์ประสาท

ในการส่งกระแสประสาทจาก Axon ของเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งต้องผ่าน Synapse โดยปลาย axon จะหลั่งสารเคมีพวก Neurohormone (สารสื่อประสาท) เพื่อพากระแสประสาทให้ข้ามไปได้ Neurohormone เช่น acetylcholine สลายตัวเร็วมาก เพื่อไม่ให้ซึมเข้าเซลล์หรือเส้นเลือด โดย Enzyme ชื่อ acetylcholinesterase

การเคลื่อนที่ของกระแสประสาท

กระแสประสาทจะไม่เกิดขึ้นถ้ากระตุ้นด้วยความแรงน้อยเกินกว่าระดับหนึ่ง ถ้ากระตุ้นด้วยความแรงมากก็ไม่ทำ ให้กระแสประสาทเคลื่อนที่เร็วขึ้น กระแสประสาทเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่าเดิม เพราะว่าการเคลื่อนที่ของกระแสประสาทใช้พลังงานภายในเซลล์ความเร็วของกระแสประสาทในใยประสาทขึ้นอยู่กับ

1. เยื่อไมอีลิน ถ้ามีจะเคลื่อนที่เร็วกว่าเซลล์ประสาทที่ไม่มีเยื่อไมอีลิน
2. Node of Ranvier ถ้าห่างมากกระแสประสาทจะเคลื่อนที่เร็ว 
3. เส้นผ่านศูนย์กลาง ถ้ามีขนาดใหญ่จะเคลื่อนที่เร็ว

ศูนย์กลางของระบบประสาท

 - Neural tube เป็นโครงสร้างที่มีลักษณะเป็นหลอดยาวไปตามแนวสันหลังในระยะ Embryo ส่วนหน้าเจริญไปเป็นสมอง ส่วนหลังเจริญไปเป็นไขสันหลัง ทั้งสมองและไขสันหลังมีเยื่อหุ้ม 3 ชั้น คือ ชั้นนอก เป็นเยื่อหนา เหนียว และแข็งแรง ชั้นกลาง เป็นเยื่อบาง ๆ ชั้นใน เป็นชั้นที่มีเส้นเลือดมาหล่อเลี้ยง เพื่อนำ อาหารและออกซิเจนมาให้สมองและไขสันหลัง

- ระหว่างเยื่อหุ้มสมองชั้นกลางและชั้นในมีช่องค่อนข้างใหญ่เป็นที่อยู่ของนํ้าไขสันหลังซึ่งมีหน้าที่ หล่อเลี้ยงสมอง และไขสันหลังให้ชื้นอยู่เสมอ นำออกซิเจน อาหารมาเลี้ยงเซลล์ประสาท และนำของเสียออกจากเซลล์

สมอง (Brain)

เป็นอวัยวะที่สำคัญ, ซับซ้อนที่สุดของระบบประสาท และมีขนาดใหญ่กว่าส่วนอื่น ๆ มีรอยหยัก (Convolution) เพื่อเพิ่มพื้นที่ในการคิดและการจำ สมองแบ่งเป็น 2 ชั้น คือ ชั้นนอก มีเนื้อสีเทา เป็นที่รวมของตัวเซลล์ประสาทและ axon ชนิด non-myelin sheath และชั้นใน มีสีขาวเป็นสารพวกไขมัน ตัวเซลล์ประสาทมี Myelin sheathe หุ้ม

สมองของคนแบ่งเป็น 3 ส่วนคือ สมองส่วนหน้า (Forebrain) สมองส่วนกลาง (Midbrain) และสมองส่วนท้าย (Hindbrain)

Froebrain แบ่งเป็น 3 ส่วน คือ

- เซรีบรัม (Cerebrum) สมองส่วนหน้าสุด ขนาดใหญ่ที่สุด และเจริญมากที่สุด มีหน้าที่เก็บข้อมูล ความจำ ความคิด ศูนย์รับความรู้สึก มองเห็น ได้ยิน กลิ่น รส สัมผัส และควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อ

- ทาลามัส (Thalamus) ทำหน้าที่เป็นศูนย์รวมกระแสประสาท แล้วแยกกระแสประสาทส่งไปยังสมองที่เกี่ยวข้องกับกระแสประสาท เป็นสถานีถ่ายทอดกระแสประสาทจากหู ตา ไปยังเซรีบรัม และรับข้อมูลจากเซรีบรัมส่งไปยังเซรีเบลลัมและเมดัลลาออบลองกาตา

- ไฮโพทาลามัส (Hypothalamus) เป็นส่วนล่างสุด เป็นรูปกรวยยื่นไปข้างล่าง ปลายสุดเป็นต่อมใต้สมอง โดยสร้างฮอร์โมนประสาทหลายชนิดไปควบคุมการสร้างฮอร์โมนของต่อมใต้สมอง มีหน้าที่ควบคุมกระบวนการพฤติกรรมของร่างกาย ไฮโพทาลามัสเป็นส่วนที่เชื่อมระหว่างระบบประสาทกับระบบต่อมไร้ท่อ

Midbrain มีหน้าที่เกี่ยวข้องกับการควบคุมการเคลื่อนไหวของนัยน์ตา ทำให้ลูกตากลอกไปมาได้ ควบคุมการปิดเปิดของม่านตาในเวลาที่มีแสงสว่างเข้ามามากหรือน้อย

Hindbrain แบ่งเป็น 2 ส่วน

- เซรีเบลลัม (cerebellum) เป็นสมองส่วนที่ควบคุมการทรงตัวและควบคุมการเคลื่อนไหวของกล้ามเนื้อลายสัตว์ที่เคลื่อนที่ 3 มิติ มีสมองส่วนนี้เจริญดี

- เมดัลลาออบลองกาตา (medulla oblongata) เป็นส่วนที่เชื่อมต่อระหว่างสมองกับไขสันหลัง มีรูปร่างคล้ายไขสันหลัง เป็นทางผ่านของกระแสประสาทระหว่างสมองกับไขสันหลัง มีหน้าที่ควบคุมอวัยวะภายในและควบคุมระบบประสาทอัตโนมัติ สัตว์ชนิดใดมีอัตราระหว่างนํ้าหนักสมองต่อนํ้าหนักตัว มากจะฉลาดเรียนรู้ได้ดี

Brain stem ประกอบด้วย Midbrain, เซรีเบลลัมมีหน้าที่ควบคุมเกี่ยวกับการเคี้ยวอาหาร การหลั่งนํ้าลาย การเคลื่อนไหวบริเวณใบหน้า และควบคุมการหายใจ และMedulla oblongata

ไขสันหลัง (Spinal cord) 
เป็นเนื้อเยื่อประสาทที่มี synapse มากที่สุด มีหน้าที่เป็นศูนย์เชื่อมระหว่าง receptor (หน่วยรับความรู้สึก) และ effector (หน่วยปฏิบัติงาน), ทางผ่านระหว่าง nerve impulse ระหว่างไขสันหลังกับสมอง, ศูนย์กลางการเคลื่อนไหว (simple reflex) ที่ตอบสนองการสัมผัสทางผิวหนัง

สัตว์ต่างชนิดกันมีเส้นประสาทสมองไม่เท่ากัน เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนํ้านม นก และสัตว์เลื้อยคลานมี 12 คู่ ปลาและสัตว์ครึ่งนํ้าครึ่งบกมี 10 คู่

เส้นประสาทสมองของคน

คู่ที่     0 Terminal n. เยื่อจมูก

1 Olfactory n. จมูก สมอง

2 Optic n. ตา สมอง

3 Oculomotor n. สมอง ตา

4 Trochlear n. สมอง ตา

5 Trigeminal n. สมอง หน้าและฟัน

6 Abducent n. สมอง ตา

7 Facial n. สมอง กล้ามเนื้อใบหน้า

8 Auditory n. หู สมอง

9 Glossopharyngeal n. คอหอย สมอง

10 Vagus n. ช่องอก, ท้อง, หัว, ลำ คอ สมอง

11 Accessory n. สมอง กล่องเสียง

12 Hypoglossal n. สมอง กล้ามเนื้อลิ้น

เส้นประสาทไขสันหลัง

มี 2 ราก รากบน dorsal root ทำ หน้าที่รับความรู้สึก และรากล่าง ventral root ทำ หน้าที่ส่งความรู้สึก เส้นประสาทไขสันหลังของกบมี 9 คู่ ของคนมี 31 คู่ ดังนี้ บริเวณคอ 8 คู่, บริเวณอก 12 คู่, บริเวณเอว 5 คู่, กระเบนเหน็บ 5 คู่ และก้นกบ 1 คู่

** เส้นประสาทไขสันหลังบริเวณเอว ตั้งแต่คู่ที่ 2 ลงไปไม่มีไขสันหลัง **

ระบบประสาทโซมาติก --> ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อลาย โดยเซลล์ประสาทรับความรู้สึกจะรับกระแสประสาทจากหน่วยรับความรู้สึกผ่านเส้นประสาทไขสันหลังหรือเส้นประสาทสมอง เข้าสู่ไขสันหลังหรือสมอง และกระแสประสาทนำคำสั่งจากสมองจะถูกส่งผ่านเส้นประสาทสมองหรือเส้นประสาทไขสันหลังไปยังหน่วยปฏิบัติงานซึ่งเป็นกล้ามเนื้อลาย บางครั้งอาจทำงานได้โดยรับคำสั่งจากไขสันหลังเท่านั้น

Reflex action --> การทำงานของหน่วยปฏิบัติงานของระบบประสาทส่วนกลางที่เกิดทันทีโดยมิได้มีการเตรียมล่วงหน้า Reflex arc เป็นวงการทำงานของระบบประสาท ซึ่งจะทำหน้าที่อย่างสมบูรณ์ได้ต้องประกอบด้วยประสาท 5 ส่วน คือ Receptor Sensory nerve association nerve motor nerve effector หรืออย่างน้อยที่สุดต้องประกอบด้วยประสาท 2 ส่วน คือ sensory nerve กับ motor nerve

--> Voluntary nervous system ระบบประสาทที่ทำงานภายใต้อำนาจของจิตใจ

--> Involuntary nervous system เป็นระบบประสาทที่ทำงานนอกอำนาจจิตใจ

ระบบประสาทอัตโนมัติ --> ระบบประสาทที่ควบคุมการทำงานของกล้ามเนื้อเรียบ กล้ามเนื้อหัวใจ และต่อมต่างๆ Sympathetic nervous system เป็นประสาทที่อยู่บริเวณไขสันหลัง จนถึงกระเบนเหน็บ และ Parasympathetic nervous system เป็นประสาทที่อยู่เหนือไขสันหลังและตํ่ากว่ากระเบนเหน็บ

Paramecium -->  ไม่มีเซลล์ประสาท แต่สามารถรับรู้ได้ ตอบสนองสิ่งเร้าได้มี 
Co-ordinating fiber (เส้นใยประสานงาน) ที่โคนของ cilia

Hydra --> มีเซลล์ประสาทเชื่อมโยงคล้ายร่างแห (nerve net)

Planaria --> มีปมประสาท 2 ปมบริเวณหัว มีเส้นประสาทใหญ่สองเส้นยาวตลอดลำตัว

Earthe worm --> มีปมประสาทเป็นวงแหวน ระหว่างปล้องที่ 2, 3 มีเส้นประสาทยาวตลอด ลำตัวทางด้านท้อง 2 เส้น

Insect --> มีปมประสาทที่หัวระหว่างตาทั้งสอง และมีแขนงประสาทไปยังส่วนต่าง ๆ

Mollusk --> มีปมประสาทหัว 1 คู่ ลำ ตัว 1 คู่ ขาเดิน 1 คู่

Echinoderm --> มี nerve ring อ้อมรอบปาก