Célula granulosa

No confundir con las células granulares del riñón.

Dibujo de células de Purkinje (A) y células granulosas (B) del cerebelo de una paloma por Santiago Ramón y Cajal, 1899. Instituto Santiago Ramón y Cajal, Madrid, Spain.

Las células granulosas son las células más pequeñas que se encuentran en el encéfalo y son un tipo de neurona extremadamente pequeña. Las células granulosas se encuentran dentro de la capa granular del cerebelo (la cual es también conocida como la capa 3, la capa más interna de la corteza cerebelar, con la capa intermedia siendo la capa de las células de Purkinje y la capa molecular siendo la capa externa), el giro dentado del hipocampo, la capa superficial del núcleo coclear dorsal, y en el bulbo olfatorio.

Las células granulosas del cerebelo representan casi la mitad de las neuronas del sistema nervioso central. Las células granulosas reciben entradas excitatorias de las fibras musgosas procedentes de los núcleos pontinos. Las células granulares envían fibras paralelas a través de la capa de Purkinje hacia la capa molecular donde estas se ramifican y se propagan a través de ramificaciones a las dendritas de las células de Purkinje. Estas fibras paralelas formar miles de sinapsis excitatorias- Gránulo de células y las células de Purkinje sobre las dendritas intermedio y distal de las células de Purkinje utilizando glutamato como neurotransmisor.

Las células granulosas de la capa 4 de la corteza cerebelosa reciben impulsos de entradas desde el tálamo y transmiten impulsos de entradas a lo largopara viajar en gran medida a las capas supragranular 2-3, sino también a las capas infragranular de la corteza cerebral.

Estructura

Las células granulosas en diferentes regiones del cerebro son funcional y anatómicamente diversas: lo principal que tienen en común es su pequeñez. Por ejemplo, las células granulares del bulbo olfatorio son GABAérgicas y sin axones, mientras que las células granulares en el giro dentado tienen axones de proyecciones glutamatérgicas. Estas dos poblaciones de células granulares son también las únicas poblaciones neuronales importantes que sufren neurogénesis adulta, mientras que las células granulosas cerebelares y las células granulosas corticales no lo hacen. Las células granulares tienen una estructura típica de una neurona que consiste de dendritas, soma y un axón uno.

Dendritas: cada célula tiene de 3 - 4 dendritas redondas cortas que terminan en una garra. Cada una de las dendritas mide alrededor de 15 micras de longitud.

Soma: las células granulares tienen un soma pequeño cuyo diámetro es de aproximadamente 10 micras.

Axón: Cada células granulares envía un solo axón hacia el árbol dendrítico de células las células de Purkinje. El axón tiene un diámetro muy estrecho: ½ micrones.

Sinapsis: entre 100,000 y 300,000 axones de las células granulares hacen sinapsis en una sola célula de Purkinje.

La existencia de uniones comunicantes (unión gap) entre las células granulares permite que múltiples puedan acoplarse unas a otras permitiendo que las células múltiples actúen en la sincronización y que permitan señalar las funciones necesarias para ocurra el desarrollo de células granulares.^[1]​

Las células granulosas cerebelares

Las células granulosas se encuentran en la capa de célula granular de la corteza cerebelar y son pequeñas y numerosas. Se caracterizan por un soma muy pequeño y varias dendritas cortas, las cuales terminan en forma de garra. En el microscopio de la transmisión de electrones, estas células se caracterizan por un núcleo obscuro teñido rodeado por un borde delgado de citoplasma.El axón asciende a la capa molecular donde parte para formar fibras paralelas.^[2]​

Célula granulosa dentada

El tipo de célula principal del giro dentado, es la célula granulosa. La célula granulosa dentada tiene un cuerpo celular elíptico con un ancho aproximado de 10μm y una altura de 18 μm.^[3]​

La célula granulosa tiene un árbol característico en forma de cono con dendritas de puntas espinosas. Las ramas de las dendritas se proyectan a través de toda la capa molecular, y las últimas puntas del árbol dendrítico, terminan justamente en la fisura hipocampal, o en la superficie ventricular.^[4]​ Las células granulosas están estrechamente empaquetadas en la capa de la célula granulosa del giro dentado.

Célula granulosa núcleo coclear dorsal

Las células granulosas en el núcleo coclear dorsal son pequeñas neuronas con dos o tres dendritas cortas que dan lugar a unas cuantas ramificaciones con expansiones en las terminales. Las dendritas son cortas con terminaciones en forma de garra, las cuales forman glomérulos para recibir a las fibras musgosas, similares a las células granulosas cerebelares.^[5]​ Su axón se proyecta a la capa molecular del núcleo coclear dorsal donde forma fibras paralelas, las cuales también son similares a las células granulosas cerebelares.^[6]​Las células granulosas en el núcleo coclear dorsal son pequeñas interneuronas inhibitorias, las cuales están desarrolladamente relacionadas y así semejan a la célula granulosa cerebelar.

Célula granulosa bulbo olfatorio

La principal célula granulosa intrínseca en el bulbo olfatorio vertebrado adolece de un axón (al igual que el neurón accesorio). Cada célula da lugar a dendritas centrales cortas y una sola dendrita larga con punta, la cual se expande hacia la capa de células granulosas y entra en la capa del cuerpo de la célula mitral. Las ramas de la dendrita terminan dentro de la capa exterior plexiforme entre las dendritas en el tracto olfatorio.^[7]​ En el bulbo olfatorio mamífero, las células granulosas pueden procesar tanto la entrada como la salida sináptica debido a la presencia de espinas largas.^[8]​

Función

Red neuronal

 

Vías neuronales de la corteza cerebelosa.

Las células granulosas reciben entradas excitatorias de tres o cuatro fibras musgosas que se originan en el núcleo Pontino. Las fibras musgosas hacen una conexión excitatoria en las células granulosas lo que causa que las células granulosas disparen un potencial de acción.

El axón de una célula granulosa cerebelar se divide para formar una fibra paralela, la cual enerva las células de Purkinje. La basta mayoría de las sinapsis axonales de las células granulosas se encuentran en la fibras paralelas.^[9]​

Las fibras paralelas son enviadas a través de la capa Purkinje hacia la capa molecular donde se ramifican y distribuyen a través de los árboles dendríticos de la célula Purkinje. Estas fibras paralelas forman miles de sinapsis excitatorias célula granulosa-célula Purkinje hacia las dendritas de las células de Purkinje.

Esta conexión es excitatoria en tanto que se libera glutamato.

Las fibras paralelas y las sinapsis de axones ascendentes de la misma célula granulosa se disparan en sincronía, lo cual resulta en señales excitatorias. En la corteza cerebelar existe una variedad de neuronas inhibitorias (interneuronas). Las únicas neuronas excitatorias en la corteza cerebelar, son las células granulosas.^[10]​

La plasticidad de la sinapsis entre una fibra paralela y una célula de Purkinje se cree que es importante para el aprendizaje motriz.^[11]​ La función de los circuitos cerebelares es enteramente dependiente de procesos llevados a cabo por la capa granular. Por lo tanto la función de las células granulosas determinan la función cerebelar como un todo.^[12]​

Entradas de la fibra musgosa

Las células granulosas también dan cabida a distintivos axones inmelinados los cuales Santiago Ramón y Cajal llamó fibras musgosas.^[4]​ Las fibras musgosas y las células Golgi, ambas hacen conexiones sinápticas con las células granulosas. Juntas estas células forman los glomérulos.^[10]​

Las células granulosas son sujetas a inhibición de la prealimentación (feed-forward): las células granulosas excitan a las células de Purkinje, pero también causan excitación de células (interneuronas GABA) las cuales inhibirán a las células de Purkinje.

Las células granulosas están también sujetas a la inhibición de la retroalimentación (feedback): las células Golgi reciben estímulos excitatorios de las células granulosas y a cambio las células Golgi envían de regreso señales inhibitorias a las células granulosas.^[13]​

Los códigos de entrada de la fibra musgosa se conservan durante la transmisión sináptica entre las células granulosas, sugiriendo que la enervación es específica a la entrada que se recibe. Las células granulosas no solamente liberan señales de las fibras musgosas, sino que realizan varias transformaciones intrincadas, las cuales se requieren en el dominio espacio-temporal.

Cada célula granulosa está recibiendo una entrada de dos fibras musgosas diferentes. La entrada proviene de dos lugares diferentes, al contrario de la célula granulosa que recibe entradas múltiples de la misma fuente.

Las diferencias en las fibras musgosas que están enviando señales a las células granulosas, afecta el tipo de información que las células granulosas traducen a las células de Purkinje. La confiabilidad de esta traducción dependerá en el confiabilidad de la actividad sináptica en las células granulosas y de la naturaleza del estímulo que se está recibiendo.^[14]​La señal que una célula granulosa recibe de una fibra musgosa depende de la función de la fibra musgosa en sí misma. Por lo tanto, las células granulosas son capaces de integrar información de las diferentes fibras musgosas y generar diferentes patrones de actividad.^[14]​

Entradas de la fibra trepadora

Patrones distintos de las entradas de las fibras musgosas producirán patrones únicos de actividad en las células granulosas, que pueden ser modificados por una señal de enseñanza conducida por la entrada de las fibras trepadoras. David Marr y James Albus sugirieron que el cerebelo opera como un filtro adaptativo alternando el comportamiento motriz con base en la naturaleza de la entrada sensorial.

Puesto que (~200,00) múltiples células granulosas sinaptan en una sola célula de Purkinje, el efecto de cada fibra paralela puede ser alterado en respuesta a una “señal de enseñanza” de la entrada de la fibra trepadora.

Funciones específica de las diferentes células granulosas

• Células granulosas del cerebelo

David Marr sugiere que las células granulosas codifican combinaciones de las entradas de las fibras musgosas. Para que las células granulosas respondan, necesitan recibir entradas activas de múltiples fibras musgosas. La combinación de múltiples entradas resulta en que el cerebelo sea capaz de hacer distinciones más precisas entre los patrones de entrada de lo que una sola fibras musgosas permitiría.^[15]​ Las células granulosas del cerebelo también desempeñan un papel en la orquestación de las conducciones tónicas las cuales controlan el sueño en conjunción con la los niveles ambientales de GABA que se encuentran en el cerebro.

• Células granulares dentadas

La pérdida en el hipocampo de neuronas del giro dentado resultada en un déficit en la memoria espacial. Por lo tanto, las células granulosas dentadas se piensa que funcionan en la formación de la memoria espacial.^[16]​ Las células granulosas dentadas jóvenes y viejas tienen papeles distintos en función de la memoria. La función de células granulosas en “adulto-neonato” función en un patrón de separación de patrón mientras las células granulares viejas contribuyen a la realización de patrón rápida.^[17]​

• Células granulosas cocleares dorsales

Las células piramidales de la corteza auditiva primaria se proyecta directamente hacia el núcleo coclear. Esto es importante en el reflejo de sobresalto acústico, en el cual las células piramidales modulan el reflejo de orientación secundaria y la entrada de las células granulosas es responsable por la orientación adecuada.^[18]​ Esto se debe por las señales recibidas por las células granulosas contienen información acerca de la posición de la cabeza. Las células granulares en el núcleo coclear dorsal desempeñan un papel en la percepción y respuesta a los sonidos de nuestro entorno.

• Células granulosas del bulbo olfatorio

La inhibición generado por las células granulosas, que son las células tipo GABAérgica más comunes en el bulbo olfatorio, juega un papel crítico en la conformación de las salidas del bulbo olfatorio.^[19]​ Existen dos tipos de entradas excitatórias recibidas por /en las células granulares GABAérgicas; aquellas activadas por un receptor AMPA y aquellas activadas por un receptor NMDA. Esto permite que las células granulosas puedan regular el procesamiento de la información sensorial del bulbo olfatorio.^[19]​ El bulbo olfatorio transmite información olfativa de la nariz al cerebro, lo cual es necesario para un buen sentido del olfato.

Factores críticos para la función

• Calcio

Las dinámicas del calcio son esenciales para muchas funciones de las células granulosas, tales como cambio de potencial de membrana, la plasticidad sináptica, la apoptosis y 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 granulosas del bulbo olfatorio son mayormente desconocidas.^[8]​

• Óxido nítrico

Las neuronas granulosas tienen altos niveles de la isoforma neuronal de la sintasa del óxido nítrico. Esta enzima es dependiente 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 granulosas, la cual promueve la diferenciación de células granulosas diferentes. NO regula las interacciones entre las células granulosas y las células gliales^[10]​ y es esencial para la protección de daños de las células granulosas. NO también responsable de la neuroplasticidad y el aprendizaje motor.^[20]​

Papel en la enfermedad

• Alteración de la morfología de las células granulares dentadas

TrkB es responsable del mantenimiento de la conectividad sináptica normales de las células granulares dentadas. TrkB también regula la morfología (biología) específica de las células granulosas 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.^[21]​ La regulación de TrkB de células granulosas es importante en la prevención de la memoria déficit y la epilepsia límbica. Esto se debe al hecho de que las células granulosas dentadas jugar un papel crítico en la función de los circuitos entorrinal-hipocampal en salud y enfermedad. Las células granulosas dentadas están situadas para regular el flujo de información en el hipocampo, una estructura requerida para el aprendizaje normal y la memorización.^[21]​

Enlaces externos

• Position of granule cells within layers of the cerebella cortex
• Architecture of the Cerebellum
• The Cerebellum
• Brain Maps

Referencias

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•   Datos: Q1777753