Клетка-канделябр

Реконструкция клетки-канделябра из среза мозга мыши, Alan Woodruff и Rafael Yuste, PLoS Biology.^[1]

Гипотетическая модель распространения активности в неокортексе человека:^[2]
Потенциал действия в пирамидальном нейроне (клетка 1) вызывает спайк в клетке-канделябре (2) благодаря сильной связи, что в свою очередь вызывает спайк третьего порядка в следующей пирамидальной клетке (3). Благодаря этому спайку, трисинаптический EPSP фиксируется аппаратурой на пирамидальной постсинаптической клетке (клетка 4, событие A). В то же время, клетка 3 провоцирует активность как в корзинчатом (5), так и в канделяберном нейроне (6). Корзинчатый нейрон вызывает гиперполяризирующий IPSP на пирамидальной клетке, что отмечается в постсинаптической записи активности (клетка 4, событие B), на расстоянии уже в четыре синапса от первоначального спайка. Спайк клетки-канделябра (6) вызывает активность в ещё одной пирамидальной клетке (7), а это вызывает в анализируемом нейроне EPSP (клетка 4, событие C), в пяти синапсах от первоначального спайка. В целом постсинаптический пирамидальный нейрон (клетка 4) демонстрирует отложенную последовательность EPSP-IPSP-EPSP (события A, B, C) под воздействием сигналов, прошедших соответственно через три, четыре и пять синапсов. Molnar et al. предполагают,^[3] что подобные полисинаптические пути активируются единственным потенциалом действия кортикальной пирамидальной клетки.

Клетки-канделябры (англ. chandelier cell, chandelier neuron; иногда: канделябровидные клетки) — ГАМКергические интернейроны коры головного мозга, образующие характерные продолговатые аксо-аксональные соединения исключительно с начальными сегментами аксонов пирамидальных клеток. Так называемые «картриджи» — аксональные терминали, окутывающие начальные сегменты пирамидальных аксонов, напоминают свечи и придают нейронам вид канделябра. Клетки-канделябры содержат кальций-связывающий белок парвальбумин и способны к быстрой генерации импульсов. Для идентификации картриджей используется их специфическая иммуннореактивность к транспортному белку GABA transporter-1 (GAT-1).GAT-1 обеспечивает обратный захват ГАМК в терминали. Изначально считалось, что клетки-канделябры оказывают тормозное действие на пирамидальные нейроны. Позже было установлено, что в некоторых случаях ГАМКергическое воздействие этих клеток может быть возбуждающим.^[4][5]

Одна клетка-канделябр может иннервировать более 200 пирамидальных клеток,^[6] что позволяет данному типу клеток участвовать в синхронизации разрядов локальных сетей пирамидальных клеток.^[7]

Клиническое значение

При посмертных исследованиях мозга пациентов, имевших при жизни диагноз шизофрении, в клетках-канделябрах наблюдается уменьшение плотности аксональных терминалей (до 40%) и снижение содержания фермента GAD67, необходимого для синтеза ГАМК.^[8] В попытке объяснить, как дисфункция клеток-канделябров может вызывать дерегуляцию дофаминергической системы и психоз, создаются вычислительные модели нейросетей, в которых эмулируются предполагаемые отклонения.^[9]

Происхождение

Клетки-канделябры происходят из ранее неизвестной зоны эмбрионального мозга (вентральной герминальной зоны - VGZ)^[10].

Ссылки

	Клетка-канделябр на Викискладе?

• Интервью Дэвида Льюиса (русский перевод) — исследователь клеток-канделябров говорит об их возможной роли в патогенезе шизофрении.
• Развитие кортекса и клетки-канделябры — изображения клеток и рассказ об изменениях, протекающих в них в период полового созревания.
• "Канделябр повышает внимание" - новостная заметка в Газета.ru; 27 апреля 2009 года. Популярный обзор публикаций в Nature.^[11][12]
• "О мышах, людях и канделябрах" - блог Neuroscience.ru, перевод заметки в PLoS

Примечания

1. ↑ Woodruff A, Yuste R (September 2008). «Of Mice and Men, and Chandeliers». PLoS Biol. 6 (9): e243. DOI:10.1371/journal.pbio.0060243. PMID 18816168.Полный текст в свободном доступе на сайте PMC: 2553849 Перевод в блоге neuroscience.ru: "О мышах, людях и канделябрах"
2. ↑ Woodruff A, Yuste R (September 2008). «Of Mice and Men, and Chandeliers». PLoS Biol. 6 (9): e243. DOI:10.1371/journal.pbio.0060243. PMID 18816168.Полный текст в свободном доступе на сайте PMC: 2553849
3. ↑ Molnár G, Oláh S, Komlósi G, Füle M, Szabadics J, Varga C, Barzó P, Tamás G (September 2008). «Complex events initiated by individual spikes in the human cerebral cortex». PLoS Biol. 6 (9): e222. DOI:10.1371/journal.pbio.0060222. PMID 18767905.Полный текст в свободном доступе на сайте PMC: 2528052
4. ↑ Szabadics J, Varga C, Molnár G, Oláh S, Barzó P, Tamás G. Excitatory effect of GABAergic axo-axonic cells in cortical microcircuits. Science . 2006 Jan 13; 311(5758):233-5 PMID 16410524
5. ↑ Khirug S, Yamada J, Afzalov R, Voipio J, Khiroug L, Kaila K. GABAergic depolarization of the axon initial segment in cortical principal neurons is caused by the Na-K-2Cl cotransporter NKCC1. J Neurosci. 2008;28:4635–4639. PMID 18448640
6. ↑ Somogyi P, Freund TF, Cowey A. The axo-axonic interneuron in the cerebral cortex of the rat, cat and monkey. Neuroscience. 1982;7:2577–2607. PMID 7155343
7. ↑ Klausberger T, Magill PJ, Marton LF, Roberts JDB, Cobden PM, Buzsaki G, Somogyi P. Brain-state- and cell-type specific firing of hippocampal interneurons in vivo. Nature. 2003;421:844–848. PMID 12594513
8. ↑ Pierri JN, Chaudry AS, Woo T-UW, Lewis DA: Alterations in chandelier neuron axon terminals in the prefrontal cortex of schizophrenic subjects. Am J Psychiatry 1999; 156:1709-1719 PMID 10553733 Полнотекстовая статья в открытом доступе (англ.)
9. ↑ Tanaka S (2008). «Dysfunctional GABAergic inhibition in the prefrontal cortex leading to "psychotic" hyperactivation». BMC Neurosci 9: 41. DOI:10.1186/1471-2202-9-41. PMID 18439259.
10. ↑ Нейробиологи установили происхождение клеток-канделябров
11. ↑ Sohal VS, Zhang F, Yizhar O, Deisseroth K (April 2009). «Parvalbumin neurons and gamma rhythms enhance cortical circuit performance». Nature. DOI:10.1038/nature07991. PMID 19396159.
12. ↑ Cardin JA, Carlén M, Meletis K, Knoblich U, Zhang F, Deisseroth K, Tsai LH, Moore CI (April 2009). «Driving fast-spiking cells induces gamma rhythm and controls sensory responses». Nature. DOI:10.1038/nature08002. PMID 19396156.