خلية حبيبية

توجد الخلايا الحبيبية، التي تنتجها الشفة المعينية ، في طبقة الخلايا الحبيبية لقشرة المخيخ . وهي صغيرة وكثيرة العدد، وتتميز بجسم خلوي صغير جدًا وعدة تفرعات شجيرية قصيرة تنتهي بنهايات على شكل مخالب. في المجهر الإلكتروني النافذ ، تتميز هذه الخلايا بنواة داكنة اللون محاطة بهالة رقيقة من السيتوبلازم. يصعد المحور العصبي إلى الطبقة الجزيئية حيث ينقسم لتكوين ألياف متوازية . ^{[ 1 ]}

يُعدّ نوع الخلية الرئيسي في التلفيف المسنن هو الخلية الحبيبية. تتميز الخلية الحبيبية في التلفيف المسنن بجسم خلوي بيضاوي الشكل، يبلغ عرضه حوالي 10 ميكرومتر وارتفاعه 18 ميكرومتر. ^{[ 3 ]}

تتميز الخلية الحبيبية بشجرة مخروطية الشكل من التغصنات الشائكة القمية . تمتد فروع التغصنات عبر الطبقة الجزيئية بأكملها، وتنتهي أطراف الشجرة التغصنية عند الشق الحصيني أو عند سطح البطين. ^{[ 4 ]} تتراص الخلايا الحبيبية بإحكام في طبقة الخلايا الحبيبية للتلفيف المسنن.

الخلايا الحبيبية في النواة القوقعية الظهرية هي خلايا عصبية صغيرة ذات اثنين أو ثلاثة تفرعات شجيرية قصيرة تتفرع بدورها إلى عدد قليل من الفروع ذات امتدادات في نهاياتها. هذه التفرعات قصيرة ذات نهايات تشبه المخالب، وتشكل كبيبات لاستقبال الألياف الطحلبية ، على غرار الخلايا الحبيبية المخيخية. ^{[ 5 ]} يمتد محورها العصبي إلى الطبقة الجزيئية من النواة القوقعية الظهرية حيث يشكل أليافًا متوازية، تشبه أيضًا الخلايا الحبيبية المخيخية. ^{[ 6 ]} الخلايا الحبيبية القوقعية الظهرية هي خلايا عصبية بينية صغيرة مثيرة ، ترتبط في مراحل نموها بالخلايا الحبيبية المخيخية، وبالتالي تشبهها.

تفتقر الخلية الحبيبية الداخلية الرئيسية في البصلة الشمية للفقاريات إلى محور عصبي (كما هو الحال في العصبون المساعد). تُنتج كل خلية تفرعات شجيرية مركزية قصيرة وتفرعًا شجيريًا قميًا طويلًا واحدًا يمتد إلى طبقة الخلايا الحبيبية ويدخل طبقة أجسام الخلايا الميترالية . تنتهي فروع التفرعات الشجيرية داخل الطبقة الضفيرة الخارجية بين التفرعات الشجيرية في السبيل الشمي . ^{[ 7 ]} في البصلة الشمية للثدييات، تستطيع الخلايا الحبيبية معالجة كلٍ من المدخلات والمخرجات المشبكية نظرًا لوجود أشواك كبيرة. ^{[ 8 ]}

تتلقى الخلايا الحبيبية المخيخية إشارات تحفيزية من 3 أو 4 ألياف طحلبية تنشأ من نوى الجسر . تُشكل الألياف الطحلبية اتصالاً تحفيزياً مع الخلايا الحبيبية، مما يؤدي إلى إطلاق الخلايا الحبيبية لجهد فعل.

ينقسم محور الخلية الحبيبية المخيخية ليشكل ليفًا متوازيًا يعصب خلايا بوركنجي . وتوجد الغالبية العظمى من المشابك المحورية للخلايا الحبيبية على الألياف المتوازية. ^{[ 9 ]}

تُرسل الألياف المتوازية عبر طبقة بوركنجي إلى الطبقة الجزيئية حيث تتفرع وتنتشر عبر التفرعات الشجرية لخلايا بوركنجي. تُشكل هذه الألياف المتوازية آلاف المشابك العصبية المُحفزة بين الخلايا الحبيبية وخلايا بوركنجي على تفرعات خلايا بوركنجي.

هذا الاتصال مثير حيث يتم إطلاق الغلوتامات .

تنشط الألياف المتوازية والمشابك المحورية الصاعدة من نفس الخلية الحبيبية بشكل متزامن، مما ينتج عنه إشارات استثارية. يوجد في قشرة المخيخ أنواع مختلفة من الخلايا العصبية المثبطة ( الخلايا العصبية البينية ). أما الخلايا العصبية الاستثارية الوحيدة الموجودة في قشرة المخيخ فهي الخلايا الحبيبية. ^{[ 10 ]}

يُعتقد أن مرونة المشبك العصبي بين الألياف المتوازية وخلايا بوركنجي مهمة للتعلم الحركي . ^{[ 11 ]} وتعتمد وظيفة دوائر المخيخ كليًا على العمليات التي تقوم بها الطبقة الحبيبية. لذا، فإن وظيفة الخلايا الحبيبية تحدد وظيفة المخيخ ككل. ^{[ 12 ]}

تتشابك تفرعات الخلايا الحبيبية أيضًا مع محاور عصبية مميزة غير مغلفة بالميالين، والتي أطلق عليها سانتياغو رامون إي كاخال اسم الألياف الطحلبية ^{[ 4 ].} تُشكل كل من الألياف الطحلبية وخلايا غولجي روابط تشابكية مع الخلايا الحبيبية. وتشكل هذه الخلايا معًا الكبيبات. ^{[ 10 ]}

تخضع الخلايا الحبيبية للتثبيط الأمامي : فالخلايا الحبيبية تحفز خلايا بوركينجي ولكنها تحفز أيضًا الخلايا العصبية البينية GABAergic التي تثبط خلايا بوركينجي.

تخضع الخلايا الحبيبية أيضًا للتثبيط الارتجاعي : تتلقى خلايا غولجي محفزات مثيرة من الخلايا الحبيبية، وترسل بدورها إشارات تثبيطية إلى الخلية الحبيبية. ^{[ 13 ]}

تُحفظ رموز الإدخال من الألياف الطحلبية أثناء النقل المشبكي بين الخلايا الحبيبية، مما يشير إلى أن التعصيب خاص بالإدخال المُستقبَل. ^{[ 14 ]} لا تقتصر وظيفة الخلايا الحبيبية على نقل الإشارات من الألياف الطحلبية فحسب، بل تُجري تحولات متنوعة ومعقدة ضرورية في المجال المكاني الزمني. ^{[ 10 ]}

تتلقى كل خلية حبيبية مدخلاً من مصدرين مختلفين من ألياف الطحلب. وبالتالي، يأتي المدخل من مكانين مختلفين، على عكس تلقي الخلية الحبيبية مدخلات متعددة من نفس المصدر.

تؤثر الاختلافات في الألياف الطحلبية التي ترسل الإشارات إلى الخلايا الحبيبية بشكل مباشر على نوع المعلومات التي تترجمها الخلايا الحبيبية إلى خلايا بوركنجي. وتعتمد موثوقية هذه الترجمة على موثوقية النشاط المشبكي في الخلايا الحبيبية وعلى طبيعة المحفز المُستقبَل. ^{[ 15 ]} وتعتمد الإشارة التي تتلقاها الخلية الحبيبية من الليف الطحلبي على وظيفة الليف الطحلبي نفسه. ولذلك، تستطيع الخلايا الحبيبية دمج المعلومات من الألياف الطحلبية المختلفة وتوليد أنماط جديدة من النشاط. ^{[ 15 ]}

تُنتج أنماط مختلفة من مدخلات الألياف الطحلبية أنماطًا فريدة من النشاط في الخلايا الحبيبية، والتي يمكن تعديلها بواسطة إشارة تعليمية تُنقل عبر مدخلات الألياف المتسلقة . وقد اقترح ديفيد مار وجيمس ألبوس أن المخيخ يعمل كمرشح تكيفي، يُغير السلوك الحركي بناءً على طبيعة المدخلات الحسية.

بما أن العديد من الخلايا الحبيبية (~200000) تتشابك مع خلية بوركينجي واحدة، فإن تأثيرات كل ليف متوازٍ يمكن تغييرها استجابة لـ "إشارة معلم" من مدخلات الألياف المتسلقة.

خلايا حبيبية في المخيخ

اقترح ديفيد مار أن الخلايا الحبيبية تُشفّر مجموعات من مدخلات الألياف الطحلبية. ولكي تستجيب الخلية الحبيبية، تحتاج إلى استقبال مدخلات فعّالة من ألياف طحلبية متعددة. ويؤدي هذا التداخل بين المدخلات المتعددة إلى تمكين المخيخ من التمييز بدقة أكبر بين أنماط الإدخال مقارنةً بما تسمح به ألياف طحلبية واحدة. ^{[ 16 ]} كما تلعب الخلايا الحبيبية المخيخية دورًا في تنظيم الموصلية التوترية التي تتحكم في النوم بالتزامن مع مستويات حمض غاما -أمينوبيوتيريك (GABA) الموجودة في الدماغ.

الخلايا الحبيبية المسننة

يؤدي فقدان خلايا العصبونات في التلفيف المسنن من الحصين إلى قصور في الذاكرة المكانية. ولذلك، يُعتقد أن خلايا الحبيبات في التلفيف المسنن تُسهم في تكوين الذاكرة المكانية ^{[ 17 ]} والذاكرة العرضية ^{[ 18 ]} . وتؤدي خلايا الحبيبات غير الناضجة والناضجة في التلفيف المسنن أدوارًا متميزة في وظيفة الذاكرة. إذ يُعتقد أن خلايا الحبيبات المتولدة في البالغين تُشارك في فصل الأنماط، بينما تُسهم خلايا الحبيبات القديمة في إكمال الأنماط بسرعة ^{[ 19 ] .}

الخلايا الحبيبية القوقعية الظهرية

تُسقط الخلايا الهرمية من القشرة السمعية الأولية مباشرةً على النواة القوقعية. وهذا مهم في منعكس الفزع الصوتي ، حيث تُعدّل الخلايا الهرمية منعكس التوجيه الثانوي، بينما يكون مدخل الخلايا الحبيبية مسؤولاً عن التوجيه الصحيح. ^{[ 20 ]} ويعود ذلك إلى أن الإشارات التي تستقبلها الخلايا الحبيبية تحتوي على معلومات حول وضعية الرأس. وتلعب الخلايا الحبيبية في النواة القوقعية الظهرية دورًا في إدراك الأصوات في بيئتنا والاستجابة لها.

خلايا حبيبية في البصلة الشمية

يلعب التثبيط الناتج عن الخلايا الحبيبية، وهي أكثر أنواع الخلايا الغاباوية شيوعًا في البصلة الشمية، دورًا حاسمًا في تشكيل مخرجات البصلة الشمية. ^{[ 21 ]} تتلقى الخلايا الحبيبية الغاباوية نوعين من المدخلات الاستثارية ؛ تلك التي يتم تنشيطها بواسطة مستقبلات AMPA وتلك التي يتم تنشيطها بواسطة مستقبلات NMDA . وهذا يسمح للخلايا الحبيبية بتنظيم معالجة المدخلات الحسية في البصلة الشمية. ^{[ 21 ]} تنقل البصلة الشمية معلومات الشم من الأنف إلى الدماغ، وبالتالي فهي ضرورية لحاسة شم سليمة. كما وُجد أن الخلايا الحبيبية في البصلة الشمية مهمة في تكوين ذكريات مرتبطة بالروائح. ^{[ 22 ]}

الكالسيوم

تُعدّ ديناميكيات الكالسيوم ضروريةً للعديد من وظائف الخلايا الحبيبية، مثل تغيير جهد الغشاء ، واللدونة المشبكية ، والاستماتة الخلوية ، وتنظيم نسخ الجينات . ^{[ 10 ]} ولا تزال طبيعة إشارات الكالسيوم التي تتحكم في وظيفة ما قبل المشبك وما بعده في أشواك الخلايا الحبيبية في البصلة الشمية غير معروفة إلى حد كبير. ^{[ 8 ]}

أكسيد النيتريك

تحتوي الخلايا العصبية الحبيبية على مستويات عالية من النظير العصبي لإنزيم أكسيد النيتريك سينثاز . يعتمد هذا الإنزيم على وجود الكالسيوم، وهو المسؤول عن إنتاج أكسيد النيتريك (NO). يُعد هذا الناقل العصبي مُثبِّطًا لتكاثر الخلايا السلفية الحبيبية، مما يُعزز تمايز أنواع مختلفة من الخلايا الحبيبية. يُنظِّم أكسيد النيتريك التفاعلات بين الخلايا الحبيبية والخلايا الدبقية ^{[ 10 ]} ، وهو ضروري لحماية الخلايا الحبيبية من التلف. كما يُعد أكسيد النيتريك مسؤولًا عن اللدونة العصبية والتعلم الحركي ^{[ 23 ]} .

يُعدّ مستقبل TrkB مسؤولاً عن الحفاظ على الاتصال المشبكي الطبيعي لخلايا الحبيبات في التلفيف المسنن. كما يُنظّم TrkB الشكل (البيولوجيا) الخاص بهذه الخلايا، ولذا يُعتبر ذا أهمية في تنظيم نمو الخلايا العصبية، ومرونتها، والتعلم، وتطور الصرع . [ ^{24 ] يُعدّ} تنظيم TrkB لخلايا الحبيبات بالغ الأهمية في الوقاية من قصور الذاكرة والصرع الحوفي. ويعود ذلك إلى الدور المحوري الذي تلعبه خلايا الحبيبات في التلفيف المسنن في وظيفة الدائرة العصبية بين القشرة الشمية الداخلية والحصين في الصحة والمرض. تقع خلايا الحبيبات في التلفيف المسنن لتنظيم تدفق المعلومات إلى الحصين ، وهو بنية ضرورية للتعلم والذاكرة الطبيعيين. ^{[ 24 ]}

يُظهر كلٌّ من الصرع والاكتئاب خللاً في إنتاج الخلايا الحبيبية في الحصين لدى البالغين. ^{[ 25 ]} يرتبط الصرع بزيادة إنتاج الخلايا الجديدة - ولكن بتكامل غير طبيعي - في المراحل المبكرة من المرض، وانخفاض إنتاجها في المراحل المتأخرة. [ ^{25 ] قد} يُضعف التكامل غير الطبيعي للخلايا المتولدة لدى البالغين أثناء تطور الصرع قدرة التلفيف المسنن على منع وصول النشاط الاستثاري الزائد إلى الخلايا الهرمية في الحصين ، مما يُعزز حدوث النوبات. ^{[ 25 ]} تُحفز نوبات الصرع طويلة الأمد تكوين خلايا حبيبية جديدة في التلفيف المسنن. قد تُؤدي هذه الخلايا الحبيبية حديثة التكوين في التلفيف المسنن إلى روابط غير طبيعية تُؤدي إلى مرونة شبكة الحصين المرتبطة بتكوّن الصرع . ^{[ 26 ]}

يُلاحظ لدى مرضى الزهايمر قصر في تفرعات الخلايا الحبيبية. كما أن هذه التفرعات أقل تفرعًا وتحتوي على عدد أقل من الأشواك مقارنةً بالمرضى غير المصابين بالزهايمر. ^{[ 27 ]} مع ذلك، لا تُعدّ تفرعات الخلايا الحبيبية عنصرًا أساسيًا في لويحات الشيخوخة ، ولا تُؤثر هذه اللويحات بشكل مباشر على الخلايا الحبيبية في التلفيف المسنن. وتحدث تغيرات ليفية عصبية محددة في الخلايا الحبيبية في التلفيف المسنن لدى مرضى الزهايمر، ومتغير أجسام ليوي، والشلل فوق النووي المترقي . ^{[ 28 ]}