Giro denteado - Dentate gyrus

Giro denteado
HippocampalRegions.jpg
Diagrama das regiões do hipocampo . DG: giro dentado.
Gray717.png
Seção coronal do cérebro imediatamente à frente da ponte. (A etiqueta para "Gyrus dentatus" está na parte inferior central.)
Detalhes
Parte de Lobo temporal
Artéria Posterior cerebral
anterior coroidal
Identificadores
Latina gyrus dentatus
Malha D018891
NeuroNames 179
NeuroLex ID birnlex_1178
TA98 A14.1.09.237
A14.1.09.339
TA2 5521
FMA 61922
Termos anatômicos de neuroanatomia

O giro denteado ( GD ) é parte da formação do hipocampo no lobo temporal do cérebro que inclui o hipocampo e o subículo . O giro dentado faz parte do circuito trissináptico do hipocampo e acredita-se que contribua para a formação de novas memórias episódicas , a exploração espontânea de novos ambientes e outras funções.

É notável como uma das poucas estruturas cerebrais selecionadas conhecidas por ter taxas significativas de neurogênese adulta em muitas espécies de mamíferos, de roedores a primatas. Outros locais de neurogênese adulta incluem a zona subventricular , o estriado e o cerebelo . No entanto, se existe neurogênese significativa no giro dentado humano adulto tem sido uma questão de debate. A evidência de 2019 mostrou que a neurogênese adulta ocorre na zona subventricular e na zona subgranular do giro denteado.

Estrutura

Localização do giro dentado e relações com outras estruturas.

O giro dentado, como o hipocampo, consiste em três camadas distintas : uma camada molecular externa , uma camada de células granulares intermediárias e uma camada polimórfica interna. (No hipocampo, a camada externa é a camada molecular, a camada do meio é a camada piramidal e a camada interna é o estrato oriens). A camada polimórfica é também o hilo do giro dentado (CA4, a junção do hipocampo e do giro dentado).

A camada granular está entre a camada molecular sobrejacente e o hilo subjacente (camada polimórfica). As células granulares da camada granular projetam seus axônios conhecidos como fibras musgosas para fazer sinapses excitatórias nos dendritos dos neurônios piramidais CA3 . As células granulares são compactadas juntas de uma maneira laminada que amortece a excitabilidade dos neurônios.

Alguns dos dendritos basais das células granulares se curvam na camada molecular. A maioria dos dendritos basais entra no hilo. Esses dendritos hilares são mais curtos e finos e têm menos ramos laterais.

Um segundo tipo de célula excitatória no hilo é a célula musgosa , que projeta seus axônios amplamente ao longo do eixo septotemporal, (indo da área septal ao lobo temporal ) com a projeção ipsilateral pulando os primeiros 1–2 mm perto dos corpos celulares, uma configuração incomum, hipotetizada para preparar um conjunto de assemblies de células em CA3 para uma função de recuperação de dados, randomizando sua distribuição de células.

Entre o hilo e a camada de células granulares está uma região chamada zona subgranular, que é um local de neurogênese adulta .

A continuação ântero-medial do giro dentado é chamada de cauda do giro dentado ou faixa de Giacomini . A maior parte do giro denteado não está exposta na superfície do cérebro, mas a faixa de Giacomini é visível e constitui um marco importante da superfície inferior do uncus .

Circuito trissináptico

O circuito trissináptico consiste em células excitatórias (principalmente células estreladas ) na camada II do córtex entorrinal, projetando-se para a camada de células granulares do giro denteado através da via perfurante . O giro dentado não recebe informações diretas de outras estruturas corticais. O caminho perfurante é dividido em caminhos perfurantes medial e lateral, gerados, respectivamente, nas porções medial e lateral do córtex entorrinal. A via perfurante medial faz sinapses com a área dendrítica proximal das células granulares, enquanto a via perfurante lateral o faz em seus dendritos distais. A maioria das vistas laterais do giro dentado pode parecer sugerir uma estrutura que consiste em apenas uma entidade, mas o movimento medial pode fornecer evidências das partes ventral e dorsal do giro dentado. Os axônios das células granulares, chamadas de fibras musgosas, fazem conexões sinápticas excitatórias com as células piramidais de CA3 e CA1.

Desenvolvimento

As células granulares no giro denteado são diferenciadas por seu tempo tardio de formação durante o desenvolvimento do cérebro. Em ratos, aproximadamente 85% das células granulares são geradas após o nascimento. Em humanos, estima-se que as células granulares comecem a ser geradas durante as semanas de gestação 10,5 a 11, e continuem sendo geradas durante o segundo e terceiro trimestres, após o nascimento e até a idade adulta. As fontes germinativas de células granulares e suas vias de migração foram estudadas durante o desenvolvimento do cérebro de ratos. As células granulares mais antigas são geradas em uma região específica do neuroepitélio hipocampal e migram para o giro denteado primordial por volta dos dias embrionários (E) 17/18, e então se estabelecem como células mais externas na camada granular em formação. Em seguida, as células precursoras dentadas movem-se para fora dessa mesma área do neuroepitélio hipocampal e, retendo sua capacidade mitótica, invadem o hilo (núcleo) do giro dentado em formação. Essa matriz germinativa dispersa é a fonte de células granulares a partir desse ponto. As células granulares recém-geradas se acumulam sob as células mais antigas que começaram a se estabelecer na camada granular. À medida que mais células granulares são produzidas, a camada se torna mais espessa e as células se acumulam de acordo com a idade - as mais velhas sendo as mais superficiais e as mais novas mais profundas. Os precursores das células granulares permanecem em uma zona subgranular que se torna progressivamente mais fina à medida que o giro denteado cresce, mas essas células precursoras são retidas em ratos adultos. Essas células esparsamente espalhadas geram constantemente neurônios de células granulares, que se somam à população total. Existem várias outras diferenças nos giros dentados de ratos, macacos e humanos. As células granulares apresentam apenas dendritos apicais no rato. Mas, no macaco e no ser humano, muitas células granulares também possuem dendritos basais.

Função

A zona subgranular (no cérebro do rato). (A) Regiões do giro dentado: hilo, zona subgranular (sgz), camada de células granulares (GCL) e camada molecular (ML). As células foram coradas para duplecortina (DCX). (B) Close da zona subgranular, localizada entre o hilo e o GCL, um local de neurogênese adulta .
Fenótipos de células em proliferação no giro denteado. Um fragmento de uma ilustração de Faiz et al., 2005.

Acredita-se que o giro dentado contribua para a formação de memórias e desempenhe um papel na depressão .

O papel do hipocampo na aprendizagem e na memória tem sido estudado por muitas décadas, principalmente desde o final dos anos 1950, após os resultados de uma cirurgia, em um homem americano, para remover a maior parte do hipocampo. Ainda não está claro como o hipocampo permite a formação de uma nova memória, mas um processo, chamado de potenciação de longo prazo (LTP), ocorre nessa região do cérebro. LTP envolve o fortalecimento de longa duração das conexões sinápticas após estimulação repetida. Embora o giro denteado mostre LTP, é também uma das poucas regiões do cérebro dos mamíferos onde ocorre a neurogênese adulta (a formação de novos neurônios). Alguns estudos levantam a hipótese de que novas memórias podem usar preferencialmente células granulares recém-formadas do giro dentado, fornecendo um mecanismo potencial para distinguir várias instâncias de eventos semelhantes ou várias visitas ao mesmo local. Correspondentemente, foi proposto que as células granulares imaturas recém-nascidas são receptivas para formar novas conexões sinápticas com os axônios que chegam da camada II do córtex entorrinal , desta forma uma nova constelação particular de eventos é lembrada como uma memória episódica pela primeira associação os eventos nas células granulares jovens que têm a idade apropriada e permissiva. Este conceito é reforçado pelo fato de que o aumento da neurogênese está associado à melhora da memória espacial em roedores, como pode ser visto por meio do desempenho em um labirinto.

O giro dentado é conhecido por servir como uma unidade de pré-processamento. Enquanto o subcampo CA3 está envolvido na codificação, armazenamento e recuperação de memória, o giro dentado é importante na separação de padrões . Quando a informação entra pelo caminho perfurante, o giro dentado separa informações muito semelhantes em detalhes distintos e únicos. Isso garante que as novas memórias sejam codificadas separadamente, sem entrada de memórias previamente armazenadas de características semelhantes, e prepara os dados relevantes para armazenamento na região CA3. A separação de padrões permite diferenciar uma memória de outras memórias armazenadas. A separação do padrão começa no giro dentado. As células granulares no giro dentado processam informações sensoriais usando aprendizado competitivo e transmitem uma representação preliminar para formar campos de lugar . Os campos de lugar são extremamente específicos, pois são capazes de remapear e ajustar as taxas de disparo em resposta a mudanças sutis de sinal sensorial. Essa especificidade é crítica para a separação de padrões, pois distingue as memórias umas das outras.

O giro denteado mostra uma forma específica de plasticidade neural resultante da integração contínua de células granulares excitatórias recém-formadas .

Significado clínico

Memória

Um dos primeiros casos mais proeminentes de amnésia anterógrada (incapacidade de formar novas memórias) ligando o hipocampo à formação da memória foi o caso de Henry Molaison (conhecido anonimamente como Paciente HM até sua morte em 2008). Sua epilepsia foi tratada com a remoção cirúrgica de seu hipocampo (hemisférios esquerdo e direito, cada um com seu próprio hipocampo), bem como algum tecido circundante. Essa remoção direcionada do tecido cerebral deixou Molaison com a incapacidade de formar novas memórias, e o hipocampo foi considerado crítico para a formação da memória desde aquela época, embora os processos envolvidos não sejam claros.

Estresse e depressão

O giro dentado também pode ter um papel funcional no estresse e na depressão. Por exemplo, no rato, descobriu-se que a neurogênese aumenta em resposta ao tratamento crônico com antidepressivos . Os efeitos fisiológicos do estresse, frequentemente caracterizados pela liberação de glicocorticóides como o cortisol , bem como a ativação do sistema nervoso simpático (uma divisão do sistema nervoso autônomo ), mostraram inibir o processo de neurogênese em primatas. Ambos os glicocorticóides endógenos e exógenos são conhecidos por causar psicose e depressão , sugerindo que a neurogênese no giro denteado pode desempenhar um papel importante na modulação dos sintomas de estresse e depressão.

Açúcar no sangue

Estudos realizados por pesquisadores do Centro Médico da Universidade de Columbia indicam que o controle deficiente da glicose pode levar a efeitos deletérios no giro denteado, resultando em declínio da memória.

De outros

Algumas evidências observadas no camundongo sugerem que a neurogênese no giro denteado aumenta em resposta ao exercício aeróbio . Vários experimentos mostraram que a neurogênese (o desenvolvimento de tecidos nervosos) freqüentemente aumenta no giro denteado de roedores adultos quando eles são expostos a um ambiente enriquecido.

Comportamento espacial

Estudos demonstraram que, depois de ter cerca de 90% de suas células do giro dentado destruídas, os ratos tiveram extrema dificuldade em manobrar através de um labirinto que haviam transposto anteriormente. Ao serem testados várias vezes para ver se eles poderiam aprender um labirinto, os resultados mostraram que os ratos não melhoraram em nada, indicando que suas memórias de trabalho foram severamente prejudicadas. Os ratos tinham problemas com as estratégias de localização porque não conseguiam consolidar as informações aprendidas sobre um labirinto em sua memória de trabalho e, portanto, não conseguiam se lembrar delas ao manobrar pelo mesmo labirinto em um teste posterior. Cada vez que um rato entrava no labirinto, o rato se comportava como se estivesse vendo o labirinto pela primeira vez.

Referências

links externos