Зернистые клетки мозжечка образуют толстый зернистый слой коры мозжечка и являются одними из самых маленьких нейронов головного мозга. (Термин «зернистые клетки» используется для обозначения нескольких неродственных типов мелких нейронов в различных частях мозга.) Зернистые клетки мозжечка также являются самыми многочисленными нейронами в мозге: у людей их общее количество 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 выделяет всего четыре-пять дендритов, каждый из которых заканчивается расширением, называемым дендритным коготком . [1] Эти расширения являются местами возбуждающего воздействия от мшистых волокон и тормозного воздействия от клеток Гольджи.
Тонкие немиелинизированные аксоны гранулярных клеток поднимаются вертикально к верхнему (молекулярному) слою коры головного мозга, где они разделяются на две части, причем каждая ветвь движется горизонтально, образуя параллельное волокно ; Разделение вертикальной ветви на две горизонтальные ветви приводит к характерной Т-образной форме. Параллельное волокно проходит в среднем по 3 мм в каждую сторону от расщепления на общую длину около 6 мм (около 1/10 общей ширины коркового слоя). [1] По мере продвижения параллельные волокна проходят через дендритные деревья клеток Пуркинье , контактируя с одним из каждых 3–5, которые они проходят, образуя в общей сложности 80–100 синаптических связей с дендритными шипами клеток Пуркинье. [1] Клетки-гранулы используют глутамат в качестве нейромедиатора и, следовательно, оказывают возбуждающее воздействие на свои цели.
При нормальном развитии эндогенная передача сигналов Sonic hedgehog стимулирует быструю пролиферацию предшественников гранулярных нейронов мозжечка (CGNP) во внешнем слое гранул (EGL). Развитие мозжечка происходит во время позднего эмбриогенеза и раннего постнатального периода, с пролиферацией CGNP в EGL, достигающей пика во время раннего развития (P7, 7-й постнатальный день у мышей). [2] Когда CGNP окончательно дифференцируются в гранулярные клетки мозжечка (также называемые гранулярными нейронами мозжечка, CGN), они мигрируют во внутренний слой гранул (IGL), образуя зрелый мозжечок (к P20, 20-й день после рождения у мышей). [2] Мутации, которые аномально активируют передачу сигналов Sonic hedgehog, предрасполагают к раку мозжечка ( медуллобластоме ) у людей с синдромом Горлина и на моделях генно-инженерных мышей . [3] [4]
Гранулярные клетки получают всю необходимую информацию из мшистых волокон, но их численность превышает 200 к 1 (у людей). Таким образом, информация в состоянии активности популяции гранулярных клеток такая же, как и информация в мшистых волокнах, но перекодируется гораздо более обширным образом. Поскольку гранулярные клетки настолько малы и плотно упакованы, было очень сложно зарегистрировать их пиковую активность у животных, ведущих себя, поэтому данных, которые можно было бы использовать в качестве основы для теоретизирования, мало. Самая популярная концепция их функции была предложена Дэвидом Марром , который предположил, что они могут кодировать комбинации входов мшистых волокон. Идея состоит в том, что, поскольку каждая гранулярная клетка получает входные сигналы только от 4–5 мшистых волокон, гранулярная клетка не будет реагировать, если активен только один из ее входных сигналов, но будет реагировать, если активны более одного. Эта схема «комбинаторного кодирования» потенциально позволила бы мозжечку проводить гораздо более тонкие различия между входными паттернами, чем это позволяли бы одни лишь мшистые волокна. [5]