Кора мозга – это стереотипные единицы, которые были реплицированы и адаптированы для выполнения определенных функций в разных областях неокортекса. Важным элементом этой схемы являются разнообразные интернейроны, большинство из которых относятся к тормозным. Все интернейроны имеют некоторые общие характеристики, и в то же время –существенные различия.

Морфологически интернейроны можно подразделить на несколько групп – корзинчатые клетки (basket cells) (крупные, мелкие или сгруппированные корзинчатые клетки); chandelier клетки (клетки в виде канделябра); клетки Мартинотти (Martinotti); биполярные клетки; double bouquet клетки; bitufted клетки (клетки с двумя пучками); нейроглиаформные (neurogliaform) клетки; и слой 1 интернейронов. Однако интернейроны определяются не морфологией. В пределах данного морфологического типа интернейроны могут иметь широко варьирующие электрические и молекулярные свойства.

Интернейроны могут также быть подразделены в соответствии с устойчивостью их состояния или первичной реакцией на стимулы. Основными типами являются аккомодативные (accommodating), не-аккомодативные (non-accommodating), stuttering, irregular spiking и bursting. Каждый из этих типов подразделяется на три класса в зависимости от характеристик паттерна начального старта реакции (задерженная реакция, «взрывная» реакция или классическая). Такие типы реакций являются важными маркерами, независимо от того, определяют ли они дискретные классы.

Электрическое разнообразие является следствием активных состояний (комбинаций ионных каналов) и пассивных состояний (морфологии нейронов). Гены ионных каналов, которые экспрессируются интернейронами, коррелируют с электорофизиологическими свойствами. Оказалось, что экспрессию ионных каналов можно разделить на три кластера, которые картируются около трех кальций-связывающих белков (parvalbumin, calbindin и calretinin), экспрессирующихся в разных популяциях интернейронов. Другими маркерами, которые могут быть использованы для идентификации интернейронов, являются нейропептиды. Хотя ни один из нейропептидов не определяет специфические типы интьернейронов, некоторые типы этих клеток имеют тенденцию к экспрессии особых комбинаций нейропептидов.

Возбудительные синапсы, сформированные пирамидными нейронами на ингибиторные интернейроны, отличаются от синапсов, сформированных на возбудительных нейронах в отношении подтипов рецепторов и высвобождения (медиаторов). В свою очередь, интернейроны образуют ингибиторные синапсы на пирамидных нейронах, которые являются мишенью для специфических клеточных доменов (дендритов, тел клеток или аксонов). Интернейроны также образуют ингибиторные синапсы с другими интернейронами, однако такие связи крайне редки.

Разнообразие интернейронов, возможно, необходимо для достижения баланса между торможением и возбуждением в коре мозга. Пока неясно, представляет ли это разнообразие континуум или отдельные классы интернейронов, несмотря на то, что морфологические классы разделяются достаточно четко. Изучение генной экспрессии будет способствовать разрешению этой проблемы.

Intrinsically determined cell death of developing cortical interneurons

Derek G. Southwell, Mercedes F. Paredes, Rui P. Galvao, Daniel L. Jones, Robert C. Froemke, Joy Y. Sebe, Clara Alfaro-Cervello, Yunshuo Tang, Jose M. Garcia-Verdugo, John L. Rubenstein, Scott C. Baraban & Arturo Alvarez-Buylla
Nature 491 (7422), 109–113 (01 November 2012) doi:10.1038/nature11523

Рисунки к статье

Кортикальные ингибирующие цепи формируются с помощью промежуточных нейронов, секретирующих γ-aminobutyric acid (GABA), популяции клеток, которая возникает в коре головного мозга в вентральной асти эмбрионального переднего мозга. Принимая во внимание их удаленное онтогенетическое происхождение, интересно, как в конечном итоге детерминируются количества промежуточных нейронов. Согласно нейротрофной гипотезе^1-5, кортикальные интернейроны продуцируются в избытке и затем после их миграции в кору избыток интернейронов элиминируется посредством конкуренции за продуцируемые вовне трофические сигналы. Здесь мы охарактерировали онтогенетическую клеточную гибель кортикальных интернейронов мышей in vivo, in vitro и после трансплантации. Мы установили, что 40% развивающихся кортикальных интернейронов элиминируется посредством Bax (Bcl-2-associated X)-зависимого апоптоза во время постнатальной жизни. При культивировании in vitro или трансплантации в кору предшественники интернейронов погибают в клеточном возрасте, сходном с тем, в котором гибнут эндогенные интернейроны во время нормального развития.независимо от размерjd трансплантатов, которые варьируют в 200-раз, постоянная фракция трансплантированной популяции подвергается клеточной гибели. Гибель трансплантированных нейронов не обнаруживает зависимости от клеточно автономного разрушения TrkB (tropomyosin kinase receptor B), главного рецептора neurotrophin, экспрессирующегося в нейронах ЦНС^6-8. Трансплантация увеличивает популяцию кортикальных вплоть до 35%, но частота ингибирующих синаптических событий не совпадает с количеством трансплантированных инетернейронов. Итак, наши находки показывают, что клеточная гибель интернейронов детерминирована прирожденно (intrinsically), или клеточно автономно или посредством автономной для популяции конкуренции за сигналы жизнеспособности, получаемые от др. интеренйронов.