El nombre de célula granular se ha utilizado para distintos tipos de neuronas cuya única característica común es que todas ellas tienen cuerpos celulares muy pequeños . Las células granulares se encuentran dentro de la capa granular del cerebelo , la circunvolución dentada del hipocampo , la capa superficial del núcleo coclear dorsal , el bulbo olfatorio y la corteza cerebral .
Las células granulares del cerebelo representan la mayoría de las neuronas del cerebro humano. [1] Estas células granulares reciben información excitadora de fibras cubiertas de musgo que se originan en los núcleos pontinos . Las células granulares del cerebelo se proyectan a través de la capa de Purkinje hacia la capa molecular donde se ramifican en fibras paralelas que se extienden a través de los cenadores dendríticos de las células de Purkinje . Estas fibras paralelas forman miles de sinapsis excitadoras de células granulares y células de Purkinje en las dendritas intermedias y distales de las células de Purkinje utilizando glutamato como neurotransmisor .
Las células granulares de la capa 4 de la corteza cerebral reciben información del tálamo y envían proyecciones a las capas supragranulares 2 y 3, pero también a las capas infragranulares de la corteza cerebral.
Las células granulares de diferentes regiones del cerebro son funcional y anatómicamente diversas: lo único que tienen en común es su tamaño pequeño. Por ejemplo, las células granulares del bulbo olfatorio son GABAérgicas y carecen de axones, mientras que las células granulares de la circunvolución dentada tienen axones de proyección glutamatérgicos . Estas dos poblaciones de células granulares son también las únicas poblaciones neuronales importantes que experimentan neurogénesis adulta , mientras que las células granulares cerebelosas y corticales no. Las células granulares (salvo las del bulbo olfatorio) tienen una estructura típica de una neurona formada por dendritas , un soma (cuerpo celular) y un axón.
Dendritas : cada célula granular tiene de 3 a 4 dendritas rechonchas que terminan en una garra. Cada una de las dendritas tiene sólo unos 15 μm de longitud.
Soma : todas las células granulares tienen un diámetro de soma pequeño de aproximadamente 10 μm.
Axón : cada célula granular envía un único axón al árbol dendrítico de las células de Purkinje. [ cita necesaria ] El axón tiene un diámetro extremadamente estrecho: ½ micrómetro.
Sinapsis : entre 100 y 300 000 axones de células granulares hacen sinapsis en una sola célula de Purkinje . [ cita necesaria ]
La existencia de uniones entre células granulares permite que múltiples neuronas se acoplen entre sí, lo que permite que múltiples células actúen en sincronía y permitan que se produzcan las funciones de señalización necesarias para que se produzca el desarrollo de las células granulares. [2]
Las células granulares, producidas por el labio rómbico , se encuentran en la capa de células granulares de la corteza cerebelosa . Son pequeños y numerosos. Se caracterizan por un soma muy pequeño y varias dendritas cortas que terminan en terminaciones en forma de garra. En el microscopio electrónico de transmisión , estas células se caracterizan por un núcleo teñido de oscuro rodeado por un fino borde de citoplasma. El axón asciende a la capa molecular donde se divide para formar fibras paralelas . [1]
El principal tipo de célula de la circunvolución dentada es la célula granular. La célula granular del giro dentado tiene un cuerpo celular elíptico con un ancho de aproximadamente 10 μm y una altura de 18 μm. [3]
La célula granular tiene un característico árbol en forma de cono de dendritas apicales espinosas . Las ramas dendríticas se proyectan a lo largo de toda la capa molecular y las puntas más alejadas del árbol dendrítico terminan justo en la fisura del hipocampo o en la superficie ventricular. [4] Las células granulares están apretadas en la capa de células granulares de la circunvolución dentada.
Las células granulares del núcleo coclear dorsal son pequeñas neuronas con dos o tres dendritas cortas que dan lugar a unas pocas ramas con expansiones en las terminales. Las dendritas son cortas con terminaciones en forma de garras que forman glomérulos para recibir fibras musgosas , similares a las células granulares del cerebelo. [5] Su axón se proyecta a la capa molecular del núcleo coclear dorsal donde forma fibras paralelas, también similares a las células granulares del cerebelo. [6] Las células granulares cocleares dorsales son pequeñas interneuronas excitadoras que están relacionadas desde el punto de vista del desarrollo y, por lo tanto, se parecen a las células granulares del cerebelo.
La principal célula granular intrínseca del bulbo olfatorio de los vertebrados carece de axón (al igual que la neurona accesoria). Cada célula da lugar a dendritas centrales cortas y una única dendrita apical larga que se expande hacia la capa de células granulares y entra en la capa del cuerpo celular mitral . Las ramas dendríticas terminan dentro de la capa plexiforme externa entre las dendritas del tracto olfatorio . [7] En el bulbo olfatorio de los mamíferos, las células granulares pueden procesar tanto la entrada como la salida sináptica debido a la presencia de grandes espinas. [8]
Las células granulares del cerebelo reciben información excitadora de 3 o 4 fibras musgosas que se originan en los núcleos pontinos . Las fibras cubiertas de musgo establecen una conexión excitadora con las células granulares que hacen que éstas activen un potencial de acción.
El axón de una célula granular cerebelosa se divide para formar una fibra paralela que inerva las células de Purkinje . La gran mayoría de las sinapsis axonales de las células granulares se encuentran en las fibras paralelas. [9]
Las fibras paralelas se envían a través de la capa de Purkinje hacia la capa molecular donde se ramifican y se extienden a través de los cenadores dendríticos de las células de Purkinje. Estas fibras paralelas forman miles de sinapsis excitadoras de células granulares y células de Purkinje en las dendritas de las células de Purkinje.
Esta conexión es excitadora a medida que se libera glutamato .
Las fibras paralelas y las sinapsis de los axones ascendentes de la misma célula granular se disparan en sincronía, lo que da como resultado señales excitadoras. En la corteza cerebelosa hay una variedad de neuronas inhibidoras ( interneuronas ). Las únicas neuronas excitadoras presentes en la corteza cerebelosa son las células granulares. [10]
Se cree que la plasticidad de la sinapsis entre una fibra paralela y una célula de Purkinje es importante para el aprendizaje motor . [11] La función de los circuitos cerebelosos depende completamente de los procesos llevados a cabo por la capa granular. Por tanto, la función de las células granulares determina la función cerebelosa en su conjunto. [12]
Las dendritas de las células granulares también hacen sinapsis con axones amielínicos distintivos que Santiago Ramón y Cajal llamó fibras musgosas [4]. Tanto las fibras musgosas como las células de Golgi establecen conexiones sinápticas con las células granulares. Juntas, estas células forman los glomérulos. [10]
Las células granulares están sujetas a inhibición de retroalimentación : las células granulares excitan las células de Purkinje pero también excitan las interneuronas GABAérgicas que inhiben las células de Purkinje.
Las células granulares también están sujetas a inhibición por retroalimentación : las células de Golgi reciben estímulos excitadores de las células granulares y, a su vez, envían señales inhibidoras a la célula granular. [13]
Los códigos de entrada de las fibras cubiertas de musgo se conservan durante la transmisión sináptica entre células granulares, lo que sugiere que la inervación es específica de la entrada que se recibe. [14] Las células granulares no solo transmiten señales de fibras cubiertas de musgo, sino que realizan diversas e intrincadas transformaciones que se requieren en el dominio espaciotemporal. [10]
Cada célula granular recibe una entrada de dos entradas diferentes de fibras cubiertas de musgo. Por lo tanto, la entrada proviene de dos lugares diferentes, a diferencia de la célula granular que recibe múltiples entradas de la misma fuente.
Las diferencias en las fibras musgosas que envían señales a las células granulares afectan directamente el tipo de información que las células granulares traducen a las células de Purkinje. La confiabilidad de esta traducción dependerá de la confiabilidad de la actividad sináptica en las células granulares y de la naturaleza del estímulo que se recibe. [15] La señal que recibe una célula granular de una fibra musgosa depende de la función de la propia fibra musgosa. Por tanto, las células granulares son capaces de integrar información de las diferentes fibras musgosas y generar nuevos patrones de actividad. [15]
Diferentes patrones de entrada de fibras musgosas producirán patrones únicos de actividad en las células granulares que pueden modificarse mediante una señal de enseñanza transmitida por la entrada de fibras trepadoras . David Marr y James Albus sugirieron que el cerebelo funciona como un filtro adaptativo, alterando el comportamiento motor en función de la naturaleza de la información sensorial.
Dado que múltiples (~200.000) células granulares hacen sinapsis en una sola célula de Purkinje, los efectos de cada fibra paralela pueden alterarse en respuesta a una "señal del maestro" de la entrada de la fibra trepadora.
David Marr sugirió que las células granulares codifican combinaciones de entradas de fibras cubiertas de musgo. Para que la célula granular responda, necesita recibir entradas activas de múltiples fibras cubiertas de musgo. La combinación de múltiples entradas da como resultado que el cerebelo sea capaz de hacer distinciones más precisas entre patrones de entrada de lo que permitiría una sola fibra cubierta de musgo. [16] Las células granulares del cerebelo también desempeñan un papel en la orquestación de las conductancias tónicas que controlan el sueño junto con los niveles ambientales de GABA que se encuentran en el cerebro.
La pérdida de neuronas del giro dentado del hipocampo produce déficits de memoria espacial. Por lo tanto, se cree que las células granulares dentadas funcionan en la formación de memorias espaciales [17] y de memorias episódicas. [18] Las células granulares dentadas inmaduras y maduras tienen funciones distintas en la función de la memoria. Se cree que las células granulares nacidas en adultos participan en la separación de patrones, mientras que las células granulares viejas contribuyen a la rápida finalización del patrón. [19]
Las células piramidales de la corteza auditiva primaria se proyectan directamente al núcleo coclear. Esto es importante en el reflejo de sobresalto acústico , en el que las células piramidales modulan el reflejo de orientación secundario y la entrada de las células granulares es responsable de la orientación adecuada. [20] Esto se debe a que las señales recibidas por las células granulares contienen información sobre la posición de la cabeza. Las células granulares del núcleo coclear dorsal desempeñan un papel en la percepción y respuesta a los sonidos de nuestro entorno.
La inhibición generada por las células granulares, el tipo de célula GABAérgica más común en el bulbo olfatorio, desempeña un papel fundamental en la configuración de la producción del bulbo olfatorio. [21] Hay dos tipos de estímulos excitadores recibidos por las células granulares GABAérgicas ; los activados por un receptor AMPA y los activados por un receptor NMDA . Esto permite que las células granulares regulen el procesamiento de la información sensorial en el bulbo olfatorio. [21] El bulbo olfatorio transmite información olfativa desde la nariz al cerebro y, por lo tanto, es necesario para tener un sentido del olfato adecuado. También se ha descubierto que las células granulares del bulbo olfatorio son importantes en la formación de recuerdos relacionados con los olores. [22]
La dinámica del calcio es esencial para varias funciones de las células granulares, como el cambio del potencial de membrana , la plasticidad sináptica , la apoptosis y la regulación de la transcripción genética . [10] La naturaleza de las señales de calcio que controlan la función presináptica y postsináptica de las espinas de las células granulares del bulbo olfatorio se desconoce en gran medida. [8]
Las neuronas granulares tienen niveles elevados de la isoforma neuronal de óxido nítrico sintasa . Esta enzima depende de la presencia de calcio y es responsable de la producción de óxido nítrico (NO). Este neurotransmisor es un regulador negativo de la proliferación de precursores de células granulares que promueve la diferenciación de diferentes células granulares. El NO regula las interacciones entre las células granulares y la glía [10] y es esencial para proteger las células granulares del daño. El NO también es responsable de la neuroplasticidad y el aprendizaje motor . [23]
TrkB es responsable del mantenimiento de la conectividad sináptica normal de las células granulares dentadas. TrkB también regula la morfología (biología) específica de las células granulares y, por lo tanto, se dice que es importante en la regulación del desarrollo neuronal, la plasticidad neuronal, el aprendizaje y el desarrollo de la epilepsia . [24] La regulación TrkB de las células granulares es importante para prevenir los déficits de memoria y la epilepsia límbica. Esto se debe al hecho de que las células granulares dentadas desempeñan un papel fundamental en la función del circuito entorrinal-hipocampal en la salud y la enfermedad. Las células granulares dentadas están situadas para regular el flujo de información hacia el hipocampo , una estructura necesaria para el aprendizaje y la memoria normales. [24]
Tanto la epilepsia como la depresión muestran una producción alterada de células granulares del hipocampo nacidas en adultos. [25] La epilepsia se asocia con una mayor producción, pero con una integración aberrante, de nuevas células en las primeras etapas de la enfermedad y una disminución de la producción en las últimas etapas de la enfermedad. [25] La integración aberrante de células generadas en adultos durante el desarrollo de la epilepsia puede afectar la capacidad de la circunvolución dentada para evitar que el exceso de actividad excitadora alcance las células piramidales del hipocampo , promoviendo así convulsiones. [25] Las crisis epilépticas duraderas estimulan la neurogénesis de las células granulares dentadas. Estas células granulares dentadas recién nacidas pueden dar como resultado conexiones aberrantes que resultan en la plasticidad de la red del hipocampo asociada con la epileptogénesis . [26]
Los pacientes con Alzheimer tienen dendritas de células granulares más cortas. Además, las dendritas estaban menos ramificadas y tenían menos espinas que las de los pacientes que no padecían Alzheimer. [27] Sin embargo, las dendritas de células granulares no son un componente esencial de las placas seniles y estas placas no tienen ningún efecto directo sobre las células granulares en la circunvolución dentada. Los cambios neurofibrilares específicos de las células granulares dentadas ocurren en pacientes con Alzheimer, variante de cuerpos de Lewy y parálisis supranuclear progresiva . [28]
Lista de distintos tipos de células en el cuerpo humano adulto