خلية حبيبية مخيخية

تُشكّل الخلايا الحبيبية المخيخية الطبقة الحبيبية السميكة لقشرة المخيخ ، وهي من أصغر الخلايا العصبية في الدماغ. (يُستخدم مصطلح " الخلايا الحبيبية" للإشارة إلى عدة أنواع غير مترابطة من الخلايا العصبية الصغيرة في أجزاء مختلفة من الدماغ). كما تُعدّ الخلايا الحبيبية المخيخية أكثر الخلايا العصبية عددًا في الدماغ: ففي البشر، يُقدّر متوسط ​​عددها الإجمالي بحوالي 50 مليار خلية، ما يعني أنها تُشكّل ما يزيد قليلًا عن نصف ^{[ 1 ]} الخلايا العصبية في الدماغ. ^{[ 2 ]}

تتراص أجسام الخلايا في طبقة حبيبية سميكة في قاع قشرة المخيخ. تُصدر الخلية الحبيبية من أربعة إلى خمسة تفرعات شجيرية فقط، ينتهي كل منها بتضخم يُسمى مخلب التفرع الشجيري . ^{[ 2 ]} تُعد هذه التضخمات مواقع استقبال الإشارات المُحفزة من الألياف الطحلبية والإشارات المُثبطة من خلايا غولجي.

ترتفع المحاور العصبية الرقيقة غير المغلفة بالميالين للخلايا الحبيبية عموديًا إلى الطبقة الجزيئية العليا من القشرة الدماغية، حيث تنقسم إلى فرعين، ويتجه كل فرع أفقيًا ليشكل ليفًا متوازيًا ؛ وينتج عن انقسام الفرع العمودي إلى فرعين أفقيين شكل حرف "T" مميز. يمتد الليف المتوازي لمسافة 3  مم في المتوسط ​​في كل اتجاه من نقطة الانقسام، ليبلغ طوله الإجمالي حوالي 6  مم (حوالي عُشر العرض الكلي للطبقة القشرية). ^{[ 2 ]} أثناء امتدادها، تمر الألياف المتوازية عبر التفرعات الشجرية لخلايا بوركنجي ، وتتصل بواحدة من كل 3-5 خلايا تمر بها، لتشكل ما مجموعه 80-100 وصلة متشابكة مع الأشواك الشجرية لخلايا بوركنجي. ^{[ 2 ]} تستخدم الخلايا الحبيبية الغلوتامات كناقل عصبي، وبالتالي تُحدث تأثيرات تحفيزية على الخلايا المستهدفة.

تتلقى الخلايا الحبيبية جميع مدخلاتها من الألياف الطحلبية، لكن عددها يفوقها بنسبة 200 إلى 1 (لدى البشر). وبالتالي، فإن المعلومات الموجودة في حالة نشاط مجموعة الخلايا الحبيبية هي نفسها المعلومات الموجودة في الألياف الطحلبية، ولكن يُعاد ترميزها بطريقة أكثر شمولاً. ولأن الخلايا الحبيبية صغيرة جدًا ومتراصة بكثافة، فقد كان من الصعب للغاية تسجيل نشاطها العصبي في الحيوانات أثناء سلوكها، لذا فإن البيانات المتاحة كأساس للتنظير قليلة. وقد اقترح ديفيد مار المفهوم الأكثر شيوعًا لوظيفتها ، حيث أشار إلى أنها قادرة على ترميز تركيبات من مدخلات الألياف الطحلبية. وتتلخص الفكرة في أنه مع تلقي كل خلية حبيبية مدخلات من 4-5 ألياف طحلبية فقط، فإنها لن تستجيب إذا كان مدخل واحد فقط من مدخلاتها نشطًا، ولكنها ستستجيب إذا كان أكثر من مدخل واحد نشطًا. ومن شأن مخطط "الترميز التوافقي" هذا أن يسمح للمخيخ بإجراء تمييزات أدق بكثير بين أنماط المدخلات مما تسمح به الألياف الطحلبية وحدها. ^{[ 6 ]}

تكتسب خلايا الحبيبات المخيخية بنية جينومية مميزة: اتصالات داخل الكروموسومات فائقة المدى (10-100 ميجابايت)، واتصالات محددة بين الكروموسومات، وإعادة هيكلة تقسيم الكروماتين النشط/غير النشط (scA/B) طوال الحياة. يتم تنظيم هذه الديناميكية الجينومية بواسطة جينات خاصة بنوع الخلية ، ولكن ليس بواسطة مثيلة CpG على المستوى العام، وقد تكون استراتيجية خلوية لإدارة المساحة والطاقة. ^{[ 7 ]}

وقد لوحظت جميع هذه الخصائص في أنسجة المخيخ لدى الفئران والبشر، لذا يبدو أن نموذج الفأر نموذج حيواني جيد لدراسة بنية الجينوم لخلايا الحبيبات المخيخية، على الرغم من اختلاف متوسط ​​العمر بين نوعي الكائنات الحية. ^{[ 7 ]}

في اضطرابات النمو العصبي، بما في ذلك اضطرابات طيف التوحد ، تم تحديد تغيرات في إعادة تشكيل الكروماتين في الخلايا الحبيبية. ويعود ذلك إلى طفرات في الجينات التي تشفر البروتينات المشاركة في إعادة تشكيل الكروماتين. أحد هذه الجينات هو CHD4 . ^{[ 8 ]}

يُعدّ CHD4 بروتينًا يُنظّم تكوين المشابك العصبية بين الخلايا الحبيبية وخلايا بوركنجي من خلال إعادة تشكيل الكروماتين (وتحديدًا، يُثبّط الوصول إلى الجينوم). تؤدي الطفرات فيه إلى تغييرات في تكوين المشابك العصبية، نتيجةً لزيادة الوصول إلى المحفزات والمعززات على مستوى الجينوم (والتي تكون مُثبّطة في ظل ظروف النمو الفسيولوجية). ^{[ 9 ]} مع ذلك، لا تُؤثر هذه التغييرات على مستوى الكروماتين على البنية ثلاثية الأبعاد لجينوم الخلايا الحبيبية في المخيخ. ^{[ 7 ]}