Зернистые клетки мозжечка образуют толстый зернистый слой коры мозжечка и являются одними из самых маленьких нейронов в мозге. (Термин « зернистая клетка» используется для нескольких не связанных между собой типов мелких нейронов в различных частях мозга.) Зернистые клетки мозжечка также являются самыми многочисленными нейронами в мозге: у людей их общее число оценивается в среднем около 50 миллиардов, что означает, что они составляют около 3/4 нейронов мозга. [1]
Тела клеток упакованы в толстый зернистый слой в нижней части коры мозжечка. Зернистая клетка испускает только четыре-пять дендритов, каждый из которых заканчивается расширением, называемым дендритным когтем . [1] Эти расширения являются местами возбуждающего входа от мшистых волокон и ингибирующего входа от клеток Гольджи.
Тонкие, немиелинизированные аксоны зернистых клеток поднимаются вертикально к верхнему (молекулярному) слою коры, где они разделяются на две части, причем каждая ветвь идет горизонтально, образуя параллельное волокно ; разделение вертикальной ветви на две горизонтальные ветви дает характерную форму буквы «Т». Параллельное волокно проходит в среднем на 3 мм в каждом направлении от разделения, общая длина составляет около 6 мм (около 1/10 общей ширины кортикального слоя). [1] По мере продвижения параллельные волокна проходят через дендритные деревья клеток Пуркинье , контактируя с одним из каждых 3–5, которые они проходят, создавая в общей сложности 80–100 синаптических связей с дендритными шипиками клеток Пуркинье. [1] Зернистые клетки используют глутамат в качестве своего нейротрансмиттера и, следовательно, оказывают возбуждающее действие на свои мишени.
При нормальном развитии эндогенная сигнализация Sonic hedgehog стимулирует быструю пролиферацию предшественников мозжечковых гранулярных нейронов (CGNP) во внешнем гранулярном слое (EGL). Развитие мозжечка происходит во время позднего эмбриогенеза и раннего постнатального периода, при этом пролиферация CGNP в EGL достигает пика во время раннего развития (P7, 7-й день после рождения у мышей). [2] Поскольку CGNP окончательно дифференцируются в мозжечковые гранулярные клетки (также называемые мозжечковыми гранулярными нейронами, CGN), они мигрируют во внутренний гранулярный слой (IGL), образуя зрелый мозжечок (к P20, 20-й день после рождения у мышей). [2] Мутации, которые аномально активируют сигнализацию Sonic hedgehog, предрасполагают к раку мозжечка ( медуллобластоме ) у людей с синдромом Горлина и в генетически модифицированных мышиных моделях . [3] [4]
Клетки гранул получают все свои входные данные от моховидных волокон, но превосходят их по численности в 200 раз (у людей). Таким образом, информация в состоянии активности популяции клеток гранул та же, что и информация в моховидных волокнах, но перекодирована гораздо более обширным способом. Поскольку клетки гранул такие маленькие и так плотно упакованы, было очень трудно записать их спайковую активность у животных, ведущих себя, поэтому существует мало данных, которые можно использовать в качестве основы для теоретизирования. Самая популярная концепция их функции была предложена Дэвидом Марром , который предположил, что они могут кодировать комбинации входных данных от моховидных волокон. Идея заключается в том, что при получении каждой клеткой гранулы входных данных только от 4–5 моховидных волокон клетка гранулы не будет реагировать, если активен только один из ее входов, но будет реагировать, если активны более одного. Эта схема «комбинаторного кодирования» потенциально позволяет мозжечку проводить гораздо более тонкие различия между входными паттернами, чем это позволяют делать только мшистые волокна. [5]
Гранулярные клетки мозжечка приобретают характерную архитектуру генома: сверхдальние внутрихромосомные контакты (10-100 Мб), специфические межхромосомные контакты и реструктуризация активной/неактивной компартментализации хроматина (scA/B) на протяжении всей жизни. Эта геномная динамика модулируется генами , специфичными для типа клеток , но не метилированием CpG на глобальном уровне и может быть клеточной стратегией управления пространством и энергией. [6]
Все эти особенности наблюдались в тканях мозжечка мышей и человека, поэтому модель на мышах представляется хорошей животной моделью для изучения структуры генома мозжечковых гранулярных клеток, несмотря на разницу в продолжительности жизни между двумя типами организмов. [6]
При нейроразрушениях, включая расстройства аутистического спектра (РАС), были выявлены изменения в ремоделировании хроматина гранулярных клеток. Это происходит из-за мутаций в генах, кодирующих белки, участвующие в ремоделировании хроматина. Одним из таких генов является CHD4 . [7]
CHD4 — это белок, который модулирует синаптогенез между гранулярными клетками и клетками Пуркинье посредством ремоделирования хроматина (в частности, он подавляет геномную доступность). Мутации в нем приводят к изменениям в синаптогенезе, как следствие увеличения доступности для геномных промоторов и энхансеров (которые подавляются в физиологических условиях развития). [8] Однако эти изменения на уровне хроматина не влияют на 3D-архитектуру генома гранулярных клеток мозжечка. [6]
{{cite book}}: |journal=проигнорировано ( помощь )