Celulele granulare sunt mai multe tipuri de neuroni mici din creier. Denumirea de „celulă granulară” („celulă granulară”, „celulă de cereale”) este folosită de anatomiști pentru mai multe tipuri diferite de neuroni, singura caracteristică comună a cărora este dimensiunea extrem de mică a corpurilor acestor celule.
Celulele granulare se găsesc în stratul granular (granular) al cerebelului , în girusul dintat al hipocampului , în stratul superficial al nucleului cohlear dorsal, în bulbul olfactiv și în al patrulea strat al cortexului cerebral .
Celulele granulare cerebeloase alcătuiesc majoritatea neuronilor din creierul uman. Ele sunt excitate din fibrele cu mușchi (mușchi) ale cerebelului, care provin din nucleii puțului . Fibrele paralele se extind de la celulele granulare cerebeloase prin stratul Purkinje până la stratul molecular, unde se ramifică și se răspândesc prin arborele dendritic al celulelor Purkinje . Fibrele paralele (axonii celulelor granulare) formează mii de sinapse excitatorii pe dendritele mediale și distale ale celulelor Purkinje. Aceste sinapse folosesc glutamatul ca neurotransmițător.
Celulele granulare din al patrulea strat al cortexului cerebral primesc input de la talamus și îl transmit către straturile granulare exterioare 2-3, precum și către straturile granulare interioare ale cortexului cerebral .
Celulele granulare din diferite zone ale creierului diferă atât din punct de vedere funcțional, cât și anatomic - singura lor asemănare este dimensiunea lor mică. De exemplu, celulele granulare din bulbul olfactiv sunt GABAergice și nu au axoni, în timp ce celulele granulare din circumvoluția dintată a hipocampului au axoni de proiecție care folosesc glutamat . Aceste două populații de celule granulare sunt, de asemenea, singurele populații mari de neuroni care prezintă neurogeneză adultă, spre deosebire de celulele granulare cerebeloase și corticale. Celulele granulare (cu excepția celor din bulbul olfactiv) au o structură tipică unui neuron și constau dintr-o dendrită , un corp neuronal și un axon .
Dendrite : Fiecare celulă granulată are 3-4 dendrite scurte. Fiecare dendrita are aproximativ 15 microni lungime.
Corpul neuronului : Toate corpurile celulare granulate au un diametru de aproximativ 10 microni.
Prezența joncțiunilor între celulele granulare permite mai multor neuroni să fie conectați unul la altul, ceea ce, la rândul său, permite mai multor celule să funcționeze sincron. [unu]
Celulele granulare produse de buza rombică se găsesc în stratul granular al cortexului cerebelos. Aceste celule sunt mici și numeroase. Ele sunt caracterizate printr-un corp neuronal foarte mic și câteva dendrite scurte care se termină în proeminențe asemănătoare ghearelor. Sub un microscop electronic cu transmisie, aceste celule se disting printr-un nucleu colorat întuneric înconjurat de o margine subțire de citoplasmă. Axonii celulelor granulare cerebeloase urcă în stratul molecular, unde se separă pentru a forma fibre paralele. [2]
Celulele granulare sunt principalul tip de celule ale girusului dentat. Celulele granulate zimtate au un corp eliptic de aproximativ 10 microni lățime și 18 microni înălțime. [3]
Celulele granulare au un arbore dendritic caracteristic în formă de con de dendrite apicale ascuțite. Ramurile dendritelor străbat întregul strat molecular: capetele cele mai îndepărtate ale arborelui dendritic se termină chiar la șanțul hipocampal sau la suprafața ventriculului [4] . Celulele granulare dintate sunt strâns împachetate în stratul granular al girusului dintat.
Celulele granulare din nucleii cohleari dorsali sunt neuroni mici cu două până la trei dendrite scurte, dând naștere mai multor ramuri care se extind spre capăt. Dendritele acestor celule granulare sunt scurte, cu terminații asemănătoare ghearelor care formează „bile” în care se potrivesc fibre briofit (mușchi), asemănătoare cu celulele granulare cerebeloase [5] . Axonii lor se extind până la stratul molecular al nucleilor cohleari dorsali, unde formează fibre paralele, asemănătoare de asemenea cu celulele granulare cerebeloase [6] . Celulele granulare ale nucleului cohlear dorsal sunt mici interneuroni excitatori care sunt înrudiți din punct de vedere al dezvoltării și sunt similare cu celulele granulare cerebeloase.
Celulele granulare ale bulbului olfactiv al vertebratelor nu au axoni. Fiecare celulă dă naștere unor dendrite centrale scurte și una lungă apicală care trece prin stratul granular și pătrunde în stratul mitral al corpurilor celulare. Ramurile dendritei se termină în stratul plexiform interior printre dendritele tractului olfactiv [7] .
Celulele granulare ale cerebelului primesc semnale excitatoare de la 3-4 fibre mușchioase (mușcoase) care provin din nucleii puțului. Fibrele cu mușchi sunt conectate printr-o sinapsă excitatoare cu celule granulare, prin care se declanșează un potențial de acțiune asupra celulelor granulare.
Axonii celulelor granulare cerebeloase se separă pentru a forma fibre paralele care inervează celulele Purkinje. Marea majoritate a sinapselor axonale ale celulelor granulare sunt localizate pe fibre paralele [8] .
Fibrele paralele trec prin stratul Purkinje în stratul molecular, unde se ramifică și se propagă prin arborii dendritici ai celulelor Purkinje. Aceste fibre paralele și dendrite ale celulelor Purkinje formează mii de sinapse excitatorii între celulele granulare și celulele Purkinje. La aceste sinapse, celula țintă este excitată de eliberarea de glutamat.
Fibrele și sinapsele paralele ale axonilor ascendente ale aceleiași celule granulare se declanșează sincron, rezultând semnale excitatoare. Cortexul cerebelos conține o varietate de neuroni inhibitori (interneuroni). Singurii neuroni excitatori din cortexul cerebelos sunt celulele granulare [9] .
Plasticitatea sinapselor dintre fibrele paralele și celulele Purkinje este considerată importantă pentru învățarea motorie [10] . Funcționarea circuitelor cerebeloase depinde în întregime de procesele care au loc în stratul granular. Ca urmare, funcționarea celulelor granulare determină întreaga funcționare a cerebelului în ansamblu [11] .
Dendritele celulelor granulare fac, de asemenea, sinapse cu axoni nemielinizați caracteristici, pe care Santiago Ramón y Cajal i-a numit fibre mușchioase [4] . Fibrele cu mușchi și celulele Golgi formează conexiuni sinaptice cu celulele granulare. Împreună, aceste celule formează așa-numiții glomeruli [10] .
Valorile de intrare ale fibrelor cu mușchi sunt conservate în timpul transmiterii sinaptice între celulele granulare, implicând inervația celulelor granulare specifică intrării de fibre cu mușchi primite [12] . Celulele granulare nu transmit doar semnale din fibrele cu mușchi, ele efectuează și diverse transformări complexe [10] .
Diferența dintre fibrele cu mușchi care transmit un semnal către celulele granulare afectează direct tipul de informații transmise de celulele granulare către celulele Purkinje. Fiabilitatea acestei translații va depinde de fiabilitatea activității sinaptice a celulelor granulare și de natura impulsului rezultat [13] . Semnalul primit de celula granulară de la fibra cu mușchi depinde de funcția fibrei cu mușchi în sine. Prin urmare, celulele granulare sunt capabile să combine informații din diferite fibre cu mușchi și să creeze noi modele de activitate [13] .
Diferitele modele de intrare de fibre cu mușchi produc modele de activitate unice în celulele granulate care pot fi modificate de semnalul de antrenament transmis de la fibrele urcatoare. David Marr și James Albus au sugerat că cerebelul acționează ca un filtru adaptiv, schimbând comportamentul motor pe baza naturii aportului senzorial [14] .
În timpul interacțiunii sinaptice a numeroase (~ 200.000) celule granulare cu o singură celulă Purkinje, acțiunea fiecărei fibre paralele poate fi modificată în conformitate cu semnalul de „antrenament” de la fibrele urcatoare.
David Marr a sugerat că celulele granulare codifică combinații de semnale din fibrele cu mușchi. Pentru ca o celulă granulată să răspundă, trebuie să primească semnale de la multe fibre cu mușchi. Colecția de intrări multiple permite cerebelului să distingă între diferitele modele de semnal de intrare mai precis decât ar face o singură fibră cu mușchi.
Celule granulate zimtateO scădere a numărului de neuroni din girusul dentat al hipocampusului duce la o deteriorare a memoriei spațiale. Din acest motiv, se presupune că celulele granulare ale girusului dentat sunt implicate în formarea memoriei spațiale [15] . Celulele granulare zimtate imature și mature au funcții separate în memorie. Se presupune că noi celule granulare „adulte” sunt implicate în separarea (distingerea) modelelor, iar celulele granulare vechi, mature, contribuie la implementarea lor rapidă [16] .
Celulele granulare ale nucleilor cohleari dorsaliCelulele piramidale ale cortexului auditiv primar se proiectează direct pe nucleii cohleari. Acest lucru este important în formarea reflexului de tresărire acustică, în care celulele piramidale modulează reflexul secundar de orientare. Celulele granulare din nucleii cohleari dorsali joacă un rol în percepția și răspunsul la sunete.
Celulele granulare ale bulbului olfactivInhibarea de către celulele granulare, care sunt cel mai frecvent tip de celule GABAergice, joacă un rol important în semnalizarea din bulbul olfactiv [17] . Există două tipuri de semnale excitatoare primite de celulele granulare GABAergice: cele activate de receptorii AMPA și cele activate de receptorii NMDA. Acest lucru permite celulelor granulare să regleze procesarea informațiilor senzoriale în bulbul olfactiv [17] . Celulele granulare ale bulbului olfactiv s-au dovedit, de asemenea, importante în formarea amintirilor asociate cu mirosurile [18] .
TrtB (receptorul B tirozin kinazei) este responsabil pentru menținerea interacțiunilor sinaptice normale ale celulelor granulare. TrtB reglează, de asemenea, morfologia specifică a celulelor granulare și, prin urmare, este considerat important pentru reglarea dezvoltării neuronale, plasticității neuronale, învățării și dezvoltarea epilepsiei [19] . Reglarea celulelor granulare TrtB este un factor important în prevenirea afectării memoriei și a epilepsiei limbice. Acest lucru se datorează faptului că celulele granulare zimtate joacă un rol important în activitatea circuitelor cortexului entorinal al hipocampului în condiții normale și patologice. Celulele granulare zimtate reglează fluxul de informații către hipocamp, o structură esențială pentru învățarea și memoria normale [19] .
Atât epilepsia, cât și depresia se manifestă prin perturbarea producției de noi celule granulare „adulte” în hipocamp [20] . Epilepsia este asociată cu producția crescută – dar cu integrarea aberantă – de noi celule la începutul bolii și cu producția scăzută în etapele ulterioare [20] . Integrarea aberantă a noilor celule „adulte” în timpul dezvoltării epilepsiei poate afecta capacitatea girusului dintat de a preveni supraexcitarea celulelor piramidale ale hipocampului, contribuind astfel la apariția crizelor. O criză epileptică prelungită stimulează neurogeneza celulelor granulare dintate. Aceste celule granulare zimtate renăscute pot duce la conexiuni aberante asociate cu epileptogeneza [21]
Pacienții care suferă de boala Alzheimer au dendrite cu celule granulare scurtate. Mai mult decât atât, dendritele lor sunt mai puțin ramificate și au mai puține coloane vertebrale decât la pacienții fără această boală [22] . Modificări neurofibrilare specifice în celulele granulare zimtate apar la pacienții cu boala Alzheimer, paralizie oculară supranucleară progresivă și diferite boli asociate cu prezența corpilor Lewy [23] .