ฤทธิ์ของยาชาต่อประสาทสรีรวิทยา
       กลไกหลักของยาชาในการขัดขวางการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าไปตามเส้นประสาทคือ
การขัดขวางการไหลของโซเดียมไอออนเข้าไปในผนังของเซลประสาทหรือเส้นประสาท³
โดยที่ไม่มีผลต่อ resting transmembrane potential และ threshold potential   มีทฤษฎี
มากมายที่กล่าวถึงกลไกการทำงานของยาชา คือ
       1.Calcium-mediated local anesthetic inhibition of sodium flux เชื่อว่ายาชาไปไล่
แคลเซียมที่ผนังเซลซึ่งเป็นตัวควบคุม sodium permeability ออกไปเพราะพบว่าถ้าระดับ
แคลเซียมไอออนภายนอกเซลลดต่ำลงจะเสริมการทำงานของยาชาอย่างไรก็ตาม
การทำงานของแคลเซียมกับยาชาไม่น่าจะสัมพันธ์กัน  ทฤษฎีนี้จึงไม่เป็นที่น่าเชื่อถือ¹
       2. Interference with membrane permeability  ทฤษฎีนี้มาจาก  Meyer-Overtonrule
สันนิษฐานว่ายาชาซึมผ่านส่วนที่เป็นไขมันของผนังเซลทำให้ผนังเซลใหญ่ขึ้นซึ่งจะไปรบกวน
การผ่านเข้าออกของโซเดียม โดยการทำให้ผนังเซลใหญ่ขึ้นไปกด sodium channels
ให้เล็กลงหรือทำให้ส่วนโปรตีนของ sodium channels เปลี่ยนแปลงไป  ทฤษฎีนี้อาจเป็นกลไก
การออกฤทธิ์ของยาชาที่เป็นรูป free base
       3. Surface charge hypothesis  ทฤษฎีนี้อธิบายการทำงานของยาชาที่อยู่ในรูป
แตกตัวจะนำส่วนที่เป็นประจุบวกของโมเลกุลไปจับกับด้านในหรือด้านนอกของผนังเซลที่เป็น
ประจุลบถ้าเป็นด้านนอกของผนังเซลจะทำให้เกิดภาวะ hyperpolarization จึงเกิด
depolarization ได้ยากขึ้น แต่ถ้าไปจับด้านในจะทำให้ไม่เกิด repolarization จึงไม่สามารถ
เกิด action potential ใหม่ได้  ทฤษฎีนี้ไม่สามารถอธิบายการทำงานของยาชาที่อยู่ในรูป 
free base
       4. Direct inhibition of voltage-gated sodium channels   ทฤษฎีนี้เป็นทฤษฎีที่
ยอมรับมากที่สุด   โมเลกุลของยาชาไปจับกับ receptor ภายใน sodium channels  ทำให้
โซเดียมไอออนผ่านเข้าสู่เซลไม่ได้
       การที่ทฤษฎีเดียวไม่สามารถอธิบายกลไกการออกฤทธิ์ของยาชาได้จึงน่าจะเกิดจาก
หลาย ๆ กลไกร่วมกัน

Minimum blocking concentration (Cm)
     คือความเข้มข้นของยาชาที่น้อยที่สุดที่ขัดขวางการนำกระแสไฟผ่านเส้นประสาท
ภายในเวลาที่กำหนด  ค่า C_m นี้หาได้จากการทดลองภายนอกร่างกายซึ่งจะมีค่าเปลี่ยนแปลง
ไปตามสภาพแวดล้อมได้แก่ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ pH ความเข้มข้นของโซเดียมและ
แคลเซียมไอออนและการตั้งครรภ์ จากการสังเกตทางคลินิคพบว่าหญิงมีครรภ์ต้องใช้ยาชา
ปริมาณน้อยกว่าผู้ป่วยปกติในการทำ epidural block เพื่อให้ได้ระดับการชาเท่ากัน⁶
เมื่อนำเส้นประสาทของสัตว์ทดลองที่ตั้งครรภ์และไม่ตั้งครรภ์มาทดสอบภายนอกร่างกาย
พบว่าเส้นประสาทของสัตว์ที่ตั้งครรภ์มีความไวต่อยาชามากกว่าสัตว์ที่ไม่ตั้งครรภ์ ⁷

Differential block
       เส้นประสาทถูกแบ่งตามขนาดและการมี myelin sheath หุ้มอยู่ (ตารางที่ 2)    A fiber
เป็นเส้นประสาทที่มี myelin sheath หุ้ม  มีขนาดใหญ่ที่สุดและนำกระแสประสาทได้เร็วที่สุด
แบ่งย่อยเป็น 4 ชนิด โดยเรียงจากขนาดใหญ่ไปเล็ก  คือ A-alpha ทำหน้าที่เป็นประสาท
สั่งการ (motor) และรับความรู้สึกแบบ propioception A-betaทำหน้าที่เป็นประสาทสั่งการ
และรับความรู้สึกแบบสัมผัสและแรงกด (touch and pressure)    A-gamma ทำหน้าที่
ควบคุม muscle spindle tone และ A-delta ทำหน้าที่รับความรู้สึกเจ็บแบบ sharp pain
และอุณหภูมิ B fiber มี myelin sheath หุ้ม ทำหน้าที่เป็น preganglionic  autonomic fiber
ส่วน C fiber มีขนาดเล็กที่สุดและไม่มี myelin sheath หุ้ม ทำหน้าที่รับความรู้สึกสัมผัส
ความรู้สึกเจ็บแบบ dull pain และอุณหภูมิ  รวมทั้งเป็น postganglionic autonomic fiber
       เดิมทีเดียวมีความเชื่อว่าเส้นประสาทขนาดเล็กมีความไวต่อยาชามากที่สุดในขณะที่
เส้นประสาทขนาดใหญ่จะทนต่อยาชามากที่สุด  พบว่าเวลาที่ฉีดยาชาเข้าสู่ช่องใต้
arachnoid หรือรอบๆเส้นประสาทส่วนปลาย จะทำให้การทำงานของระบบประสาทอัตโนมัติ
หายไปก่อน ตามมาด้วยการรับความรู้สึกเจ็บ สัมผัสและอุณหภูมิ ส่วนระบบประสาท
การเคลื่อนไหวจะหายไปช้าที่สุด แต่ความจริงแล้วการทดสอบในห้องทดลองพบว่า
เส้นประสาทขนาดใหญ่จะไวต่อยาชามากกว่าเส้นประสาทขนาดเล็ก⁸  แต่การที่การทำงาน
ของเส้นประสาทขนาดเล็กหายไปก่อนเมื่อฉีดยาชาเข้าใต้ช่อง arachnoid    นั้นเกิดจาก
เส้นประสาทเหล่านี้  อยู่ส่วนนอกของ dorsal nerve root  จะสัมผัสกับยาชาก่อนเส้นประสาท
ขนาดใหญ่จึงถูกยับยั้งด้วยยาชาก่อน  ส่วนคำอธิบายสำหรับเส้นประสาทส่วนปลายคือ
การที่ยาชาจะยับยั้งการส่งผ่านกระแสประสาทของเส้นประสาทได้นั้นต้องยับยั้งการส่งผ่าน
กระแสประสาทผ่าน node of Ranvier อย่างน้อย 3 node ขึ้นไป ระยะห่างของ node of
Ranvier ของเส้นประสาทขนาดเล็กจะสั้นกว่า จึงถูกยับยั้งได้ง่ายกว่าเมื่อสัมผัสกับยาชา
ในบริเวณเท่ากัน

ตารางที่ 2

การกระจายของยาและ peripheral nerve blockade
       เมื่อฉีดยาชาเข้าไปอาบรอบ ๆ เส้นประสาท ยาชาจะค่อย ๆ  ซึมผ่านจากด้านนอกเข้าสู่
ด้านในของเส้นประสาท การนำกระแสประสาทของเส้นประสาทส่วนนอกจึงถูกยับยั้งก่อน
เส้นประสาท  ส่วนนอกนี้มักจะเป็นส่วนที่ไปเลี้ยงส่วนต้นของร่างกาย เช่น ต้นแขน ต้นขา
เราจึงพบว่าการทำงานของส่วนต้นของร่างกายหายไปก่อนตามมาด้วยส่วนปลายของร่างกาย
นอกจากนั้นในเส้นประสาทเส้นเดียวกันส่วนที่ไปเลี้ยงกล้ามเนื้อจะอยู่ด้านนอกของ
เส้นประสาทรับความรู้สึก   เราจึงเห็นการหย่อนตัวของกล้ามเนื้อเกิดขึ้นก่อนการชา