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Neuronas sorprendentes en el cerebelo: ¿Por qué son tan especiales las células de Purkinje?
El cerebelo es una de las estructuras importantes del rombencéfalo de los vertebrados. Aunque suele ser más pequeño que el cerebro, en algunos animales, como el bagre, el cerebelo puede ser comparable o más grande que el cerebro. Para los humanos, el cerebelo juega un papel importante en el control motor y la función cognitiva, especialmente en la atención, el lenguaje y la regulación emocional. Sin embargo, su papel en las funciones relacionadas con el movimiento es el más establecido.
El cerebelo no inicia directamente los movimientos, sino que ayuda con la coordinación, la precisión y la sincronización exacta. El cerebelo recibe información de los sistemas sensoriales de la médula espinal y otras partes del cerebro e integra esta información para afinar la actividad motora. El daño al cerebelo puede provocar problemas con los movimientos finos, el equilibrio, la postura y el aprendizaje motor. Anatómicamente, el cerebelo es una estructura independiente ubicada debajo de los hemisferios cerebrales y separada del cerebro por una capa resistente de duramadre.
"La superficie cortical del cerebelo está cubierta de surcos paralelos dispuestos con precisión, en marcado contraste con los extensos pliegues irregulares de la corteza cerebral".
La corteza cerebelosa es en realidad una capa delgada y continua de tejido, firmemente plegada como un acordeón. Esta fina capa de corteza alberga varios tipos de neuronas, las más importantes de las cuales son las células de Purkinje y las células granulares. Esta compleja organización neuronal proporciona al cerebelo una enorme capacidad de procesamiento de señales, pero prácticamente toda la salida de la corteza cerebelosa se transmite a través de un conjunto de pequeños núcleos profundos incrustados en la sustancia blanca. Además de su papel directo en el control motor, el cerebelo también es necesario para varios tipos de aprendizaje motor, especialmente el aprendizaje de cómo adaptarse a los cambios en la relación entre el movimiento sensoriomotor. Se han propuesto varios modelos teóricos para explicar el papel de la plasticidad sináptica en el cerebelo para la alineación sensoriomotora, incluido uno desarrollado por David Marr y James Albus. Sus observaciones revelaron que cada célula de Purkinje recibe dos entradas distintas: miles de entradas débiles de fibras paralelas de células granulares y una entrada muy fuerte de una única fibra trepadora.
Las células de Purkinje son uno de los dos tipos de células que desempeñan un papel dominante en los circuitos cerebelosos y son únicas porque tienen una estructura de árbol dendrítico plana. Las dendritas de las células de Purkinje se extienden en un plano perpendicular al pliegue cerebeloso, formando una red plana densa, y cada dendrita tiene una gran cantidad de espinas dendríticas que pueden recibir información sináptica de fibras paralelas. Se estima que una sola célula de Purkinje puede tener hasta 200.000 espinas dendríticas, lo que la convierte en la célula con mayor entrada sináptica en el cerebro.
"Los cuerpos celulares esféricos gigantes de las células de Purkinje están compactados en una fina capa de la corteza cerebelosa, formando el centro del circuito cerebeloso".
Otro tipo de célula clave, la célula granular, es la neurona más pequeña y numerosa del cerebro. En los seres humanos, se estima que el número total de células granulares es de unos 50 mil millones, lo que significa que aproximadamente tres cuartas partes de todas las neuronas son células granulares. Los cuerpos celulares de las células granulares están muy juntos en la gruesa capa basal de la corteza cerebelosa. Cada célula granular envía sólo de cuatro a cinco dendritas, cuyos extremos se denominan pinzas dendríticas, que reciben información excitatoria de las fibras trepadoras y inhibidoras. Entrada de las células de Golgi. Los axones delgados y no mielinizados de las células granulares se extienden hacia arriba hasta la capa molecular de la corteza, donde se dividen en dos ramas y forman fibras paralelas. Estas células granulares no sólo proporcionan capacidades innovadoras de procesamiento de señales para los circuitos neuronales básicos del cerebelo, sino que también pueden desempeñar un papel integral en la codificación de diferentes modalidades de entrada sensorial. Todavía no se comprende del todo cómo funcionan las células granulares, pero son cruciales en los procesos de aprendizaje y adaptación del cerebelo. En la estructura del cerebelo, las fibras trepadoras y las fibras musgosas también son cruciales para el modo de transmisión de las células de Putin. La información procedente de estas fibras se integra para regular las respuestas motoras y luego es procesada por los núcleos cerebelosos profundos. Por lo tanto, el estudio de las células de Purkinje no es sólo una exploración del mecanismo de funcionamiento del cerebelo, sino también una ventana importante para comprender cómo funciona todo el sistema nervioso en conjunto.
Las características únicas de las células de Purkinje sin duda hacen que ocupen una posición clave en la función cerebelosa. El modo en que estas células funcionan en los procesos de regulación motora sutil y de aprendizaje sigue siendo uno de los temas más importantes en la investigación en neurociencia actual. Cuando comprendamos mejor cómo funcionan estas neuronas, podremos entender mejor el funcionamiento general del cerebro. ¿Qué nuevas ideas suscitará esto para futuras exploraciones de la neurociencia?
