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] Fueron identificados por primera vez como inhibidores en 1964. [4] También fue el primer ejemplo de una red de retroalimentación inhibidora en la que la interneurona inhibidora se identificó anatómicamente. Las células de Golgi producen una amplia inhibición lateral que va más allá del campo sináptico aferente e inhibe las células granulares a través de bucles inhibidores de retroalimentación y retroalimentación. [4] Estas células hacen sinapsis con las dendritas de las células granulares y las células en cepillo unipolares . Reciben información excitadora de fibras musgosas , que también hacen sinapsis con células granulares , y fibras paralelas , que son axones largos de células granulares. De este modo, este circuito permite la inhibición por retroalimentación y retroalimentación de las células granulares.
La red cerebelosa contiene una gran cantidad de conexiones entre las células de Golgi. [5] La principal sinapsis producida por estas células es una sinapsis con la sinapsis excitadora de células granulares y fibras cubiertas de musgo en un glomérulo . El glomérulo está formado por el terminal de fibras cubiertas de musgo, dendritas de células granulares y el terminal de Golgi, y está rodeado por una capa glial. [3] La célula de Golgi actúa alterando la sinapsis entre la fibra musgosa y las células granulares. Según los informes, las células granulares se conectan principalmente con la célula de Golgi a través de fibras paralelas, aunque las sinapsis también pueden desempeñar un papel. Se ha demostrado que las fibras trepadoras se conectan a las células de Golgi volviendo a entrar en la capa granular superior a través de finas ramas colaterales que llegan ligeramente por debajo de las células de Purkinje. [6] Tres tipos diferentes de interneuronas inhibidoras (células en cesta y estrelladas, que se encuentran en la capa molecular, y 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, reinicio de fase y excitación de rebote. Estas características probablemente tengan un efecto en su comportamiento. In vivo, exhibe latidos erráticos y espontáneos regulados por entradas sensoriales y pausas repentinas y silenciosas entre respuestas explosivas para puntuar estímulos. Además, la interacción de las células de Golgi de la red ofrece información sobre cómo estas neuronas pueden controlar la disposición espaciotemporal de la actividad cerebelosa. Resulta que las células de Golgi pueden afectar tanto a la dinámica temporal como a 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 células granulares y fibras cubiertas de musgo. Por tanto, está empezando a tomar forma la idea de que las células de Golgi desempeñan un papel crucial en el control de la actividad de la red de la capa granular, lo que tiene importantes implicaciones para la computación cerebelosa. [8]
Los estímulos glutamatérgicos son las principales entradas excitadoras de las células de Golgi. Las investigaciones actuales indican que los receptores NMDA [9] y los receptores AMPA [10] están involucrados en los relés de fibra musgosa y células de Golgi. [11] Las funciones del circuito celular de Golgi también parecen estar reguladas por receptores metabotrópicos de glutamato. Las células de Golgi poseen receptores mGluR2, [12] y cuando estos receptores se activan, se potencia una corriente rectificadora de K hacia adentro, lo que ayuda al silenciamiento de las células de Golgi después de un período de transmisión intensiva entre células granulares y células de Golgi. [13] Este proceso dependiente de mGluR2 podría facilitar que las ráfagas prolongadas viajen a través de la ruta de las células granulares de fibra cubiertas de musgo. [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 se activan las células de Golgi, las células granulares y los 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 celular y/o del tráfico hacia la sinapsis. [15] Basado en microscopía electrónica [16] y 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 inhibidoras a las células de Golgi en la capa molecular, y la mayoría de estas entradas solo liberan GABA. Más bien, las células de Golgi están inervadas por células GABAérgicas en el DCN, lo que indica que las células de Golgi reciben una gran entrada de inhibición por retroalimentación de los núcleos cerebelosos profundos para modular las redes inhibidoras 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 están ubicados tanto sinápticamente como extrasinápticamente en la célula granular. Los receptores sinápticos median la contracción fásica, con una duración de alrededor de 20 a 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 el terminal de la fibra cubierta de musgo. Estos inhiben las EPSC provocadas por fibras musgosas de la célula granular de una manera dependiente de la temperatura y la frecuencia. A una frecuencia de disparo alta de musgo (10 Hz), no hay ningún efecto de que GABA actúe sobre los receptores GABA-B presinápticos en las EPSC evocadas. Sin embargo, a una activación baja (1 Hz), el GABA tiene un efecto sobre las EPSC mediadas por estos receptores presinápticos GABA-B.
Las células de Golgi son necesarias para la coordinación motora compleja, como muestra este estudio "La ablación de las células cerebelosas de Golgi interrumpe la integración sináptica que implica la inhibición de GABA y la activación del receptor NMDA en la coordinación motora" realizado por Watanabe, D., Inokawa, H., et al. Además, dichos 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 (STDP) predicha por la teoría y cómo las entradas sinápticas gobiernan la generación de picos de células de Golgi siguen sin respuesta. [20] Es interesante observar que las dendritas expresan un conjunto diverso de canales iónicos de Ca, Na y K [21] que pueden tener un efecto sobre el cálculo dendrítico, mientras que las sinapsis de las células de Golgi y las fibras musgosas expresan canales NMDA, que son esenciales para la sinapsis. plasticidad. [22] Hacer un pronóstico sobre 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 tamaño mediano a grande. [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 en ocasiones podrían haber tenido forma triangular y carecer de apéndices o espinas. Poseían de tres a diez dendritas principales. Estas dendritas no tenían apéndices ni espinas. Las dendritas de las células presentaban abundantes arborizaciones. [25]
Estas neuronas tienen patrones de ramificación en penachos y radiados en sus dendritas. En comparación con el patrón en penachos, el patrón de ramificación radiante era más frecuente. [26] La densidad de los árboles dendríticos suele estar presente en estas células, pero la cantidad y el diámetro de las dendritas primarias son muy irregulares. Fuera del cuerpo celular se ven de tres a once dendritas. Antes de dividirse en ramas terciarias, rápidamente da lugar a dendritas secundarias más delgadas. [27]
También se la conoce como neurona de proyección. Incluyen las neuronas que forman los nervios periféricos y los tractos largos del cerebro y la médula espinal. [11] con somas que generalmente oscilan 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 ningún axón. Esta distinción fue introducida por el neuroanatomista pionero Camillo Golgi , basándose en la apariencia al microscopio de 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 apariencia de estrella y se encuentran en la corteza 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 perfiles pálidos, asimétricos y frecuentemente masivos que contienen enormes vesículas pleomórficas. Las terminales sinápticas de los axones tipo II de Golgi pueden parecerse a terminaciones dendríticas; sin embargo, muchas terminaciones axonales 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 Golgi tipo I, las dendritas de estas neuronas exhiben significativamente menos dendritas en penachos. Dos de las diez dendritas principales sobresalían del cuerpo celular y producían una pequeña cantidad de ramas. [27] La neurona de Golgi tipo II 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 excitadoras o inhibidoras, o pueden ser ambas. Las células de Golgi tipo II funcionan como interneuronas inhibidoras, lo que podría producir patrones de respuesta que hagan que las neuronas primarias respondan mejor al inicio de los estímulos y a las variaciones temporales en la entrada aferente. Las células de Golgi tipo II, al ser interneuronas excitadoras, 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 de los sonidos 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 de estímulos. [31]
Lista de distintos tipos de células en el cuerpo humano adulto