stringtranslate.com

Мшистое волокно (гиппокамп)

Схема поперечного сечения гиппокампа мыши, окрашенного по Тимму. Субрегион гиппокампа CA3–CA4 обозначен черными, пунктирными и заштрихованными областями. Черные области: супрапирамидные (SP), интра- и инфрапирамидные (IIP) и гилярные (CA4) терминальные поля моховидных волокон, исходящие из зубчатой ​​извилины. Пунктирная область: strata oriens (OR) и radiatum (RD). Заштрихованная область: stratum lacunosum-moleculare (LM). CA1, субрегион гиппокампа без моховидных волокон; FI, fimbria hippocampi; FD, fascia dentata; OL и ML, наружный и средний молекулярные слои fascia dentata; SG, супрагранулярный слой; GC, зернистые клетки. [1]

В гиппокампе путь моховидных волокон состоит из немиелинизированных аксонов, выступающих из зернистых клеток в зубчатой ​​извилине , которые заканчиваются на модуляторных гилярных моховидных клетках [2] [3] и в области 3 Аммонова рога (CA3), [4] области, участвующей в кодировании кратковременной памяти . [5] [6] Эти аксоны были впервые описаны как моховидные волокна Сантьяго Рамон-и-Кахалем, поскольку они имели варикозные расширения по всей длине, что придавало им моховидный вид. [7]

Аксоны, составляющие путь, выходят из базальных частей зернистых клеток и проходят через ворота (или полиморфный клеточный слой) зубчатой ​​извилины, прежде чем войти в stratum lucidum CA3. Синапсы зернистых клеток, как правило, глутаматергические (т. е. возбуждающие), хотя иммуногистологические данные указывают на то, что некоторые синапсы содержат нейропептидергические элементы, включая опиатные пептиды, такие как динорфин и энкефалин . Также имеются данные о совместной локализации как ГАМКергических (т. е. ингибирующих), так и глутаматергических нейротрансмиттеров в окончаниях моховидных волокон. [8] [9] Совместная локализация ГАМКергических и глутаматергических нейротрансмиттеров в окончаниях моховидных волокон наблюдалась в основном в развивающемся гиппокампе, [10] но во взрослом возрасте данные свидетельствуют о том, что синапсы моховидных волокон могут чередовать, какой нейротрансмиттер высвобождается посредством регуляции, зависящей от активности. [11]

Анатомия

Мшистые волокна в гиппокампе проецируются из зубчатой ​​извилины в CA3 . Путь состоит из аксонов варикозных гранулярных клеток, которые заканчиваются на дендритах гилярных моховидных клеток и пирамидальных клеток в CA3. [4] Они образуют три морфологически различных синаптических окончания, которые включают большие моховидные окончания, филоподиальные расширения внутри моховидных окончаний и небольшие проходящие бутоны . Каждый из этих типов синапсов функционально отличается. [12]

Синаптические окончания

Мшистые волокна образуют множественные синапсы со сложными дендритными шипами пирамидальных клеток CA3 в слое lucidum гиппокампа . Эти сложные шипы известны как колючие наросты . [4] [13] Колючие наросты также покрывают проксимальные дендриты моховидных клеток в воротах. Шипивидные наросты ворот более плотные и сложные, чем в CA3. Было показано, что аксоны гранулярных клеток из зубчатой ​​извилины образуют синапсы с моховидными клетками ворот и ГАМКергическими интернейронами, включая корзинчатые клетки, прежде чем достичь пирамидальных клеток в области CA3, [4] обеспечивая вход из энторинальной коры через перфорантный путь . Активация моховидных клеток ворот, как полагают, необходима для правильного функционирования этих ингибирующих корзинчатых клеток на пирамидальных клетках CA3, хотя данные показали, что рецепторы натриевых каналов также могут регулировать функцию корзинчатых клеток. [7]

Три типа синаптических окончаний — мшистые окончания, филоподиальные расширения и проходящие синаптические варикозы — различаются по синаптической мощности. Крупные мшистые окончания образуют синапсы с 11–15 различными пирамидальными клетками CA3 и 7–12 мшистыми клетками. [12] Проходящие бутоны с 25–35 синаптическими связями и филоподиальные расширения с 12–17 составляют значительную часть от общего числа синаптических окончаний гранулярных клеток и в основном отвечают за возбуждение ГАМКергических интернейронов. Таким образом, тип выраженного синаптического окончания диктует нисходящее нацеливание гранулярных клеток. [4] [12] Высокая конвергенция на пирамидальных клетках и расходящиеся проекции на интернейроны предполагают в первую очередь модуляторную роль пути мшистых волокон в гиппокампе. [12] [2]

Синапсы моховидных волокон содержат цинк, который можно окрасить по Тимму. [14]

Прогнозы

Зубчатая извилина получает возбуждающие проекции от нейронов слоя II энторинальной коры, а также входные сигналы от окружающей нейроглии . [15] Немиелинизированные аксоны гранулярных клеток пути моховидных волокон экспрессируют как ГАМК-рецепторы , так и рецепторы глутамата вдоль своих мембран , что позволяет им модулироваться как возбуждающими, так и ингибирующими входными сигналами от близлежащих глиальных клеток. [16] [17] Аксоны из энторинальной коры образуют синапсы в основном на дендритных шипиках наружного слоя зубчатых гранулярных клеток. [18] Энторинальная кора передает сенсорную информацию из неокортексных структур в гиппокампальную формацию . [17] Путь позволяет сенсорной информации достигать гиппокампа для кодирования.

Сам путь моховидных волокон проецируется в CA3. Повторная стимуляция его нейронов приводит к прогрессирующей синаптической депрессии, зависящей от использования. Было показано, что эти краткосрочные изменения пластичности опосредуются натриевыми каналами, которые получают входные данные от нейроглии. [16] Энторинальная кора также проецируется непосредственно в CA3, что предполагает, что путь моховидных волокон может быть функционально похож на перфорантный путь, хотя микросхемы в зубчатой ​​извилине придают пути моховидных волокон более модуляторную роль. [19] Проекции в зубчатые ворота являются возбуждающими по своей природе и противостоят ингибирующему эффекту интернейронов на гилярные моховидные клетки. Результатом является возбуждающая петля прямой связи на мшистых клетках в результате активации энторинальной корой. [2] [15]

Роль в обучении и памяти

У мыши одна проекция моховидного волокна может создавать до 37 контактов с одной пирамидальной клеткой , но иннервировать только около дюжины различных пирамидальных клеток. Напротив, одна пирамидальная клетка CA3 получает входные данные от примерно 50 различных гранулярных клеток. Было показано, что у грызунов размер проекций моховидных волокон может показывать большие межиндивидуальные вариации, которые в значительной степени наследуются. [20] Кроме того, эти вариации показывают сильную корреляцию с различными типами поведения, в основном, но не исключительно, с пространственным обучением . [21]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Sluyter F, Jamot L, Bertholet JY, Crusio WE (апрель 2005 г.). «Пренатальное воздействие алкоголя не влияет на обучение в радиальном лабиринте и размеры мшистых волокон гиппокампа у трех инбредных линий мышей». Поведенческие и мозговые функции . 1 (1): 5. doi : 10.1186/1744-9081-1-5 . PMC  1143778. PMID  15916699 .
  2. ^ abc Sun Y, Grieco SF, Holmes TC, Xu X (2017-03-01). «Локальные и дальние связи цепей с мшистыми клетками ворот мозга в зубчатой ​​извилине». eNeuro . 4 (2): ENEURO.0097–17.2017. doi :10.1523/ENEURO.0097-17.2017. PMC 5396130 . PMID  28451637. 
  3. ^ Henze DA, Buzsáki G (2007). "Hilar mossy cells: functional identify and activity in vivo". Зубчатая извилина: A Comprehensive Guide to Structure, Function, and Clinical Implications . Progress in Brain Research. Vol. 163. pp. 199–216. doi :10.1016/s0079-6123(07)63012-x. ISBN 9780444530158. PMID  17765720.
  4. ^ abcde Amaral DG, Scharfman HE, Lavenex P (2007). "Зубчатая извилина: фундаментальная нейроанатомическая организация (зубчатая извилина для чайников)". Зубчатая извилина: всеобъемлющее руководство по структуре, функции и клиническим последствиям . Прогресс в исследованиях мозга. Т. 163. С. 3–22. doi :10.1016/S0079-6123(07)63001-5. ISBN 9780444530158. PMC  2492885 . PMID  17765709.
  5. ^ Кеснер РП (ноябрь 2007 г.). «Поведенческие функции субрегиона CA3 гиппокампа» (PDF) . Обучение и память . 14 (11): 771–81. doi : 10.1101/lm.688207 . PMID  18007020.
  6. ^ Farovik A, Dupont LM, Eichenbaum H (январь 2010 г.). «Различные роли дорсальных CA3 и CA1 в памяти для последовательных непространственных событий». Learning & Memory . 17 (1): 12–17. doi :10.1101/lm.1616209. PMC 2807176. PMID  20028733 . 
  7. ^ ab Scharfman HE, Myers CE (2012). "Hilar mossy cells of the dentate gyrus: a historic perspective". Frontiers in Neural Circuits . 6 : 106. doi : 10.3389/fncir.2012.00106 . PMC 3572871. PMID  23420672. 
  8. ^ Sandler R, Smith AD (январь 1991). «Сосуществование ГАМК и глутамата в мшистых окончаниях волокон гиппокампа приматов: ультраструктурное исследование». Журнал сравнительной неврологии . 303 (2): 177–92. doi :10.1002/cne.903030202. PMID  1672874. S2CID  42502573.
  9. ^ Gutiérrez R, Romo-Parra H, Maqueda J, Vivar C, Ramìrez M, Morales MA, Lamas M (июль 2003 г.). «Пластичность ГАМКергического фенотипа «глутаматергических» гранулярных клеток зубчатой ​​извилины крысы». Журнал нейронауки . 23 (13): 5594–8. doi : 10.1523/jneurosci.23-13-05594.2003 . PMC 6741238. PMID  12843261 . 
  10. ^ Сафиулина В.Ф., Фатторини Г., Конти Ф., Керубини Э. (январь 2006 г.). «ГАМКергическая сигнализация в синапсах моховидных волокон гиппокампа новорожденных крыс». Журнал нейронауки . 26 (2): 597–608. doi : 10.1523/JNEUROSCI.4493-05.2006 . PMC 6674413. PMID  16407558. 
  11. ^ Caiati MD (январь 2013 г.). «GABA высвобождается совместно с глутаматом из окончаний мшистых волокон гиппокампа?». Журнал нейронауки . 33 (5): 1755–6. doi : 10.1523 /JNEUROSCI.5019-12.2013 . PMC 6619118. PMID  23365214. 
  12. ^ abcd Acsády L, Kamondi A, Sík A, Freund T, Buzsáki G (май 1998). "GABAergic cells are the major postsynaptic targets of mossy fibers in the rat hippocampus". The Journal of Neuroscience . 18 (9): 3386–403. doi : 10.1523/jneurosci.18-09-03386.1998 . PMC 6792657. PMID  9547246 . 
  13. ^ Gonzales RB, DeLeon Galvan CJ, Rangel YM, Claiborne BJ (февраль 2001 г.). «Распределение шиповатых наростов на пирамидальных нейронах CA3 в гиппокампе крысы». Журнал сравнительной неврологии . 430 (3): 357–68. doi :10.1002/1096-9861(20010212)430:3<357::aid-cne1036>3.0.co;2-k. PMID  11169473. S2CID  916356.
  14. ^ Danscher G, Zimmer J (февраль 1978). «Улучшенный метод сульфидного серебра Тимма для световой и электронной микроскопической локализации тяжелых металлов в биологических тканях». Histochemistry . 55 (1): 27–40. doi :10.1007/bf00496691. PMID  76622. S2CID  2771576.
  15. ^ ab Jonas P, Lisman J (2014). "Структура, функция и пластичность микросхем зубчатой ​​извилины гиппокампа". Frontiers in Neural Circuits . 8 : 107. doi : 10.3389/fncir.2014.00107 . PMC 4159971. PMID  25309334. 
  16. ^ ab Ohura S, Kamiya H (январь 2018 г.). «Кратковременная депрессия аксональных спайков в мшистых волокнах гиппокампа мыши и модуляция, зависящая от натриевых каналов». eNeuro . 5 (1): ENEURO.0415–17.2018. doi :10.1523/ENEURO.0415-17.2018. PMC 5820996 . PMID  29468192. 
  17. ^ ab Amaral DG, Kondo H, Lavenex P (май 2014 г.). «Анализ проекций энторинальной коры на зубчатую извилину, гиппокамп и подлежащее основание неонатальной макаки». Журнал сравнительной неврологии . 522 (7): 1485–505. doi :10.1002/cne.23469. PMC 4384686. PMID  24122645. 
  18. ^ Witter MP (2007). «Перфорантный путь: проекции от энторинальной коры к зубчатой ​​извилине». Зубчатая извилина: всеобъемлющее руководство по структуре, функции и клиническим последствиям . Прогресс в исследованиях мозга. Том 163. С. 43–61. doi :10.1016/S0079-6123(07)63003-9. ISBN 9780444530158. PMID  17765711.
  19. ^ Henze DA, Urban NN, Barrionuevo G (2000). «Многообразный путь мшистых волокон гиппокампа: обзор». Neuroscience . 98 (3): 407–27. doi :10.1016/s0306-4522(00)00146-9. PMID  10869836. S2CID  11663807.
  20. ^ Crusio WE , Genthner-Grimm G, Schwegler H (2007). «Количественно-генетический анализ вариаций гиппокампа у мышей». Журнал нейрогенетики . 21 (4): 197–208. doi :10.1080/01677060701715827. PMID  18161583. S2CID  7334116.
  21. ^ Crusio WE, Schwegler H (апрель 2005 г.). «Обучение задачам пространственной ориентации в радиальном лабиринте и структурные вариации гиппокампа у инбредных мышей». Поведенческие и мозговые функции . 1 (1): 3. doi : 10.1186/1744-9081-1-3 . PMC 1143776. PMID  15916698 .