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Fibra musgosa (hipocampo)

Diagrama de una sección transversal del hipocampo de ratón teñida con Timm. La subregión hipocampal CA3-CA4 se indica en áreas negras, punteadas y sombreadas. Áreas negras: campos terminales de fibras musgosas suprapiramidales (SP), intrapiramidales e infrapiramidales (IIP) e hiliares (CA4) que se originan en el giro dentado. Área punteada: estrato oriens (OR) y radiatum (RD). Área sombreada: estrato lacunosum-moleculare (LM). CA1, subregión del hipocampo sin fibras musgosas; FI, fimbria del hipocampo; FD, fascia dentata; OL y ML, capas moleculares externa y media de la fascia dentata; SG, capa supragranular; GC, células granulares. [1]

En el hipocampo , la vía de las fibras musgosas consiste en axones no mielinizados que se proyectan desde las células granulares en el giro dentado que terminan en células musgosas hiliares moduladoras [2] [3] y en el área 3 de Cornu Ammonis (CA3), [4] una región involucrada en la codificación de la memoria a corto plazo . [5] [6] Estos axones fueron descritos por primera vez como fibras musgosas por Santiago Ramón y Cajal ya que mostraban varicosidades a lo largo de sus longitudes que les daban una apariencia musgosa. [7]

Los axones que forman la vía emergen de las porciones basales de las células granulares y pasan a través del hilio (o capa de células polimórficas) del giro dentado antes de ingresar al estrato lúcido de CA3. Las sinapsis de células granulares tienden a ser glutamatérgicas (es decir, excitatorias), aunque los datos inmunohistológicos han indicado que algunas sinapsis contienen elementos neuropeptidérgicos que incluyen péptidos opiáceos como la dinorfina y la encefalina . También hay evidencia de colocalización de neurotransmisores GABAérgicos (es decir, inhibidores) y glutamatérgicos dentro de las terminales de las fibras musgosas. [8] [9] La colocalización GABAérgica y glutamatérgica en los botones de las fibras musgosas se ha observado principalmente en el hipocampo en desarrollo, [10] pero en la edad adulta, la evidencia sugiere que las sinapsis de las fibras musgosas pueden alternar qué neurotransmisor se libera a través de la regulación dependiente de la actividad. [11]

Anatomía

Las fibras musgosas del hipocampo se proyectan desde el giro dentado hasta CA3 . La vía consiste en axones de células granulares varicosas que terminan en las dendritas de las células musgosas hiliares y las células piramidales en CA3. [4] Forman tres terminales sinápticas morfológicamente diferentes, que incluyen terminales musgosas grandes, extensiones filopodiales dentro de las terminales musgosas y pequeños botones en passant . Cada uno de estos tipos de sinapsis es funcionalmente distinto. [12]

Terminales sinápticas

Las fibras musgosas forman múltiples sinapsis con las elaboradas espinas dendríticas de las células piramidales CA3 en el estrato lúcido del hipocampo . Estas espinas complejas se conocen como excrecencias espinosas . [4] [13] Las excrecencias espinosas también cubren las dendritas proximales de las células musgosas en el hilio. Las excrecencias espinosas hiliares son más densas y complejas que las del CA3. Se ha demostrado que los axones de las células granulares del giro dentado hacen sinapsis con las células musgosas hiliares y las interneuronas GABAérgicas, incluidas las células en canasta, antes de llegar a las células piramidales en la región CA3, [4] proporcionando información desde la corteza entorinal a través de la vía perforante . Se cree que la activación de las células musgosas hiliares es necesaria para el funcionamiento adecuado de estas células en canasta inhibidoras en las células piramidales CA3, aunque la evidencia ha demostrado que los receptores del canal de sodio también pueden regular la función de las células en canasta. [7]

Los tres tipos de terminales sinápticos (terminales musgosos, extensiones filopodiales y varicosidades sinápticas en passant) difieren en la salida sináptica. Las terminales musgosas grandes hacen sinapsis con 11 a 15 células piramidales CA3 diferentes y con 7 a 12 células musgosas. [12] Los botones en passant con 25 a 35 conexiones sinápticas y las extensiones filopodiales con 12 a 17 constituyen una porción significativa de las terminales sinápticas totales de las células granulares y son principalmente responsables de la excitación de las interneuronas GABAérgicas. Por lo tanto, el tipo de terminal sináptica expresada dicta la dirección descendente de las células granulares. [4] [12] La alta convergencia hacia las células piramidales y las proyecciones divergentes hacia las interneuronas sugieren un papel principalmente modulador para la vía de las fibras musgosas en el hipocampo. [12] [2]

Las sinapsis de las fibras musgosas contienen zinc, que puede teñirse con una tinción de Timm. [14]

Proyecciones

El giro dentado recibe proyecciones excitatorias de las neuronas en la capa II de la corteza entorinal, así como información de la neuroglia circundante . [15] Los axones de las células granulares amielínicas de la vía de las fibras musgosas expresan receptores GABA y receptores de glutamato a lo largo de sus membranas que les permiten ser modulados por la información excitatoria e inhibidora de las células gliales cercanas. [16] [17] Los axones de la corteza entorinal hacen sinapsis principalmente en las espinas dendríticas de las células granulares dentadas de la capa externa. [18] La corteza entorinal pasa información sensorial de las estructuras neocorticales a la formación hipocampal . [17] La ​​vía permite que la información sensorial llegue al hipocampo para su codificación.

La vía de las fibras musgosas se proyecta a CA3. La estimulación repetitiva de sus neuronas conduce a una depresión sináptica progresiva dependiente del uso. Se ha demostrado que estos cambios a corto plazo en la plasticidad están mediados por canales de sodio que reciben información de la neuroglia. [16] La corteza entorinal también se proyecta directamente a CA3, lo que sugiere que la vía de las fibras musgosas puede ser funcionalmente similar a la vía perforante, aunque los microcircuitos dentro del giro dentado le dan a la vía de las fibras musgosas un papel más modulador. [19] Las proyecciones al hilio dentado son excitatorias por naturaleza y se oponen a los efectos inhibidores de las interneuronas en las células musgosas hiliares. El resultado es un bucle de retroalimentación excitatoria en las células musgosas como resultado de la activación por la corteza entorinal. [2] [15]

Papel en el aprendizaje y la memoria

En el ratón, una única proyección de fibra musgosa puede hacer hasta 37 contactos con una única célula piramidal , pero inerva sólo alrededor de una docena de células piramidales diferentes. En contraste, una única célula piramidal CA3 recibe información de alrededor de 50 células granulares diferentes. Se ha demostrado en roedores que el tamaño de las proyecciones de fibras musgosas puede mostrar grandes variaciones interindividuales, que son en gran parte hereditarias. [20] Además, estas variaciones muestran fuertes correlaciones con diferentes tipos de comportamiento, principalmente, pero no exclusivamente, el aprendizaje espacial . [21]

Véase también

Referencias

  1. ^ Sluyter F, Jamot L, Bertholet JY, Crusio WE (abril de 2005). "La exposición prenatal al alcohol no afecta el aprendizaje del laberinto radial ni el tamaño de las fibras musgosas del hipocampo en tres cepas endogámicas de ratones". Funciones cerebrales y conductuales . 1 (1): 5. doi : 10.1186/1744-9081-1-5 . PMC  1143778 . PMID  15916699.
  2. ^ abc Sun Y, Grieco SF, Holmes TC, Xu X (1 de marzo de 2017). "Conexiones de circuitos locales y de largo alcance con células musgosas hiliares en el giro dentado". eNeuro . 4 (2): ENEURO.0097–17.2017. doi :10.1523/ENEURO.0097-17.2017. PMC 5396130 . PMID  28451637. 
  3. ^ Henze DA, Buzsáki G (2007). "Células musgosas hiliares: identificación funcional y actividad in vivo". El giro dentado: una guía completa sobre la estructura, la función y las implicaciones clínicas . Progreso en la investigación cerebral. Vol. 163. págs. 199–216. doi :10.1016/s0079-6123(07)63012-x. ISBN 9780444530158. Número de identificación personal  17765720.
  4. ^ abcde Amaral DG, Scharfman HE, Lavenex P (2007). "El giro dentado: organización neuroanatómica fundamental (giro dentado para principiantes)". El giro dentado: una guía completa sobre la estructura, la función y las implicaciones clínicas . Progreso en la investigación del cerebro. Vol. 163. págs. 3–22. doi :10.1016/S0079-6123(07)63001-5. ISBN 9780444530158. PMC  2492885 . PMID  17765709.
  5. ^ Kesner RP (noviembre de 2007). "Funciones conductuales de la subregión CA3 del hipocampo" (PDF) . Aprendizaje y memoria . 14 (11): 771–81. doi : 10.1101/lm.688207 . PMID  18007020.
  6. ^ Farovik A, Dupont LM, Eichenbaum H (enero de 2010). "Roles distintos de CA3 y CA1 dorsal en la memoria de eventos secuenciales no espaciales". Aprendizaje y memoria . 17 (1): 12–17. doi :10.1101/lm.1616209. PMC 2807176 . PMID  20028733. 
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