En neurociencia , las células de Golgi son las interneuronas inhibidoras más abundantes que se encuentran dentro de la capa granular del cerebelo . [1] Las células de Golgi se pueden encontrar en la capa granular en varias capas. [2] La célula de Golgi es esencial para controlar la actividad de la capa granular. [3] Se identificaron por primera vez como inhibidoras en 1964. [4] También fue el primer ejemplo de una red de retroalimentación inhibidora en la que se identificó anatómicamente la interneurona inhibidora. Las células de Golgi producen una amplia inhibición lateral que llega más allá del campo sináptico aferente e inhibe las células granulares a través de bucles inhibidores de retroalimentación y avance. [4] Estas células hacen sinapsis en la dendrita de las células granulares y las células en cepillo unipolares . Reciben información excitatoria de las fibras musgosas , que también hacen sinapsis en las células granulares y las fibras paralelas , que son axones largos de las células granulares. De esta manera, este circuito permite la inhibición de la retroalimentación y de la propagación hacia delante de las células granulares.
La red cerebelosa contiene una gran cantidad de conexiones entre las células de Golgi. [5] La sinapsis principal realizada por estas células es una sinapsis en la sinapsis excitatoria entre la fibra musgosa y la célula granular en un glomérulo . El glomérulo está formado por la terminal de la fibra musgosa, las dendritas de la célula granular y la terminal de Golgi, y está rodeado por una capa glial. [3] La célula de Golgi actúa alterando la sinapsis entre la fibra musgosa y la célula granular. Según los informes, las células granulares se conectan principalmente a la célula de Golgi a través de fibras paralelas, mientras que las sinapsis también pueden desempeñar un papel. Se ha demostrado que las fibras trepadoras se conectan a las células de Golgi reingresando a la capa granular superior a través de delgadas ramas colaterales que llegan ligeramente por debajo de las células de Purkinje. [6] Tres tipos diferentes de interneuronas inhibidoras (las células en cesta y estrelladas, que se encuentran en la capa molecular, y las células de Golgi, que se encuentran en la capa granular) son activadas por fibras paralelas y controlan la actividad de las células de Purkinje. [7]
En el rango de frecuencia theta, las células de Golgi exhiben marcapasos, resonancia, restablecimiento de fase y excitación de rebote. Estas características probablemente tienen un efecto en su comportamiento. In vivo, exhiben un latido errático y espontáneo regulado por entradas sensoriales y pausas repentinas y silenciosas entre respuestas de ráfaga para puntuar el estímulo. Además, la interacción de la red de células de Golgi ofrece una idea de cómo estas neuronas pueden controlar la disposición espaciotemporal de la actividad cerebelosa. Resulta que las células de Golgi pueden afectar tanto la dinámica temporal como la distribución geográfica de la información transmitida a través de la red cerebelosa. Las células de Golgi también controlan la producción de plasticidad sináptica a largo plazo de la sinapsis de la fibra musgosa con la célula granular. Por lo tanto, la idea de que las células de Golgi juegan un papel crucial en el control de la actividad de la red de la capa granular, lo que tiene implicaciones significativas para la computación cerebelosa, está comenzando a tomar forma. [8]
Los estímulos glutamatérgicos son las entradas excitatorias primarias para las células de Golgi. La investigación actual indica que los receptores NMDA [9] y los receptores AMPA [10] están involucrados en los relevos entre las fibras musgosas y las células de Golgi. [11] Las funciones del circuito de las células de Golgi también parecen estar reguladas por los receptores metabotrópicos de glutamato. Las células de Golgi poseen receptores mGluR2, [12] y cuando estos receptores se activan, se mejora una corriente rectificadora de K hacia adentro, lo que ayuda al silenciamiento de la célula de Golgi después de un período de transmisión intensiva entre células granulares. [13] Este proceso dependiente de mGluR2 podría facilitar que las ráfagas prolongadas viajen a través de la ruta entre las fibras musgosas y las células granulares. [14]
Las células de Golgi utilizan predominantemente GABA y glicina como neurotransmisores, aunque dependiendo de su objetivo, una sola célula de Golgi facilitará selectivamente la transmisión GABAérgica o glicinérgica. Cuando las células de Golgi se activan, las células granulares y las células UBC exhiben corrientes GABAérgicas y glicinérgicas, respectivamente. Esto se debe principalmente a que las células de Golgi liberan conjuntamente GABA y glicina en cada botón individual, lo que es el resultado de la expresión del receptor postsináptico específico del tipo de célula y/o el tráfico a la sinapsis. [15] Con base en la microscopía electrónica [16] y la evidencia electrofisiológica, [17] se creía que las interneuronas de la capa molecular (células estrelladas y en cesta) forman sinapsis GABAérgicas en las dendritas de las células de Golgi. Sin embargo, investigaciones más recientes cuestionan la existencia de estas sinapsis funcionales. [18] En cambio, las interneuronas locales proporcionan solo una pequeña fracción de las entradas inhibitorias a las células de Golgi en la capa molecular, y la mayoría de estas entradas solo liberan GABA. En cambio, las células de Golgi están inervadas por células GABAérgicas en el DCN, lo que indica que las células de Golgi obtienen una gran entrada de inhibición por retroalimentación de los núcleos cerebelosos profundos para modular las redes inhibitorias locales. [19] El nivel basal de GABA produce una conductancia de fuga postsináptica al activar tónicamente los receptores GABA-A que contienen alfa 6 en la célula granular. [1] [2] [10] Estos receptores de alta afinidad se encuentran tanto sinápticamente como extrasinápticamente en la célula granular. Los receptores sinápticos median la contracción fásica, con una duración de alrededor de 20-30 ms, mientras que los receptores extrasinápticos median la inhibición tónica de alrededor de 200 ms y se activan por el desbordamiento de la sinapsis. [9]
Además, el GABA actúa sobre los receptores GABA-B que se encuentran presinápticamente en la terminal de la fibra musgosa. Estos inhiben las EPSC evocadas por la fibra musgosa de la célula granular de una manera dependiente de la temperatura y la frecuencia. A una frecuencia de activación alta (10 Hz) no hay efecto de la acción del GABA sobre los receptores GABA-B presinápticos en las EPSC evocadas. Sin embargo, a una activación baja (1 Hz) el GABA sí tiene un efecto sobre las EPSC mediadas por estos receptores GABA-B presinápticos.
Las células de Golgi son necesarias para la coordinación motora compleja, como demuestra este estudio "Ablation of Cerebellar Golgi Cells Disrupts Synaptic Integration Involving GABA Inhibition and NMDA Receptor Activation in Motor Coordination" realizado por Watanabe, D., Inokawa, H., et al. Además, estos movimientos compuestos dependen de una integración sináptica que se genera a partir de la activación del receptor NMDA de las células granulares y la inhibición mediada por GABA. [7] Finalmente, las células de Golgi utilizan un plexo axonal expandido para bloquear amplios campos de células granulares. Las preguntas fundamentales de si el procesamiento dendrítico subyace a la plasticidad dependiente del tiempo de pico predicha por la teoría (STDP) y cómo las entradas sinápticas gobiernan la generación de picos de células de Golgi siguen sin respuesta. [20] Es interesante notar que las dendritas expresan un conjunto diverso de canales iónicos de Ca, Na y K [21] que pueden tener un efecto en el cálculo dendrítico, mientras que las sinapsis de las células de Golgi con fibras musgosas expresan canales NMDA, que son esenciales para la plasticidad sináptica. [22] Hacer un pronóstico con respecto a las posibles interconexiones entre estas muchas características activas es un desafío y requiere un examen computacional exhaustivo de la integración sináptica y la arquitectura electrogénica de la neurona. [23]
Los cuerpos celulares de las neuronas de Golgi tipo I son de medianos a grandes. [24] Una neurona de Golgi tipo I tiene un axón largo que comienza en la materia gris del sistema nervioso central y puede extenderse desde allí. Sus cuerpos celulares eran en su mayoría multipolares, aunque ocasionalmente podían haber tenido forma triangular y carecían de apéndices o espinas. Poseían de tres a diez dendritas principales. No había apéndices ni espinas en estas dendritas. Las dendritas de las células tenían abundantes arborizaciones. [25]
Estas neuronas tienen patrones de ramificación en penacho y en forma de radiación en sus dendritas, en comparación con el patrón en penacho, el patrón de ramificación en forma de radiación fue más frecuente. [26] La densidad de árboles dendríticos está típicamente presente en estas células, pero la cantidad y el diámetro de las dendritas primarias son muy irregulares. Fuera del cuerpo celular, son visibles de tres a once dendritas. Antes de dividirse en ramas terciarias, rápidamente dan lugar a dendritas secundarias más delgadas. [27]
También se le conoce como neurona de proyección. Incluye las neuronas que forman los nervios periféricos y los tractos largos del cerebro y la médula espinal. [11] con somas que suelen oscilar entre 20 y 40 μm. [27] Las neuronas de Golgi II, por el contrario, se definen como aquellas que tienen axones cortos o que no tienen axón en absoluto. Esta distinción fue introducida por el neuroanatomista pionero Camillo Golgi , basándose en la apariencia al microscopio de las neuronas teñidas con la tinción de Golgi que él había inventado. Santiago Ramón y Cajal postuló que los animales más desarrollados tenían más neuronas de Golgi tipo II en comparación con las de Golgi tipo I. Estas neuronas de Golgi tipo II tienen una apariencia similar a una estrella y se encuentran en las cortezas cerebral y cerebelosa y en la retina. [28]
Los cuerpos celulares de estas neuronas eran ovoides, esferoides o multipolares. [27] Una neurona de Golgi tipo II no tiene axón o tiene un axón corto que no envía ramas fuera de la materia gris del sistema nervioso central. [12] Las dendritas de Golgi tipo II tienen conexiones sinápticas aproximadamente simétricas y tienen perfiles pálidos, asimétricos y frecuentemente masivos que contienen vesículas pleomórficas enormes. Las terminales sinápticas de los axones de Golgi tipo II pueden parecerse a las terminaciones dendríticas, sin embargo, muchas terminaciones axónicas parecen tener perfiles más estrechos con vesículas más pequeñas y planas. [29] Su diámetro promedio varió de 12 a 30 lm, con una media de 22,2 lm en promedio (5,8 ± n = 120). [27] En comparación con las neuronas de Golgi tipo I, las neuronas de Golgi tipo II tienen una mayor relación núcleo-citoplasma (N/C). [27] En comparación con las neuronas de tipo I del aparato de Golgi, las dendritas de estas neuronas presentan significativamente menos dendritas en penacho. Dos de las diez dendritas principales sobresalían del cuerpo celular y producían una pequeña cantidad de ramificaciones. [27] La neurona de tipo II del aparato de Golgi genera conexiones dendrodendríticas con la neurona principal en agregados terminales denominados nidos sinápticos. Los axones aferentes que descienden de la corteza auditiva y ascienden desde el colículo posterior forman conexiones sinápticas con ambos tipos de neuronas. [30]
Las células de Golgi tipo II pueden ser interneuronas excitatorias o inhibidoras, o ambas. Las células de Golgi tipo II funcionan como interneuronas inhibidoras, que pueden producir patrones de respuesta que hagan que las neuronas primarias sean más receptivas al comienzo de los estímulos y a las variaciones temporales en la entrada aferente. Las células de Golgi tipo II, al ser interneuronas excitatorias, tienen la capacidad de producir patrones de respuesta graduales o continuos que tienden a extender trenes de señales específicos. En cada escenario, el análisis cortical de las ubicaciones del sonido y los patrones temporales depende de las interacciones sinápticas entre las células de Golgi tipo II para definir las características espaciales y temporales de la codificación del estímulo. [31]
Lista de los distintos tipos de células del cuerpo humano adulto