Le cellule neurosecretrici magnocellulari sono grandi cellule neuroendocrine nel nucleo sopraottico e nel nucleo paraventricolare dell’ipotalamo. Si trovano anche in numero minore in gruppi di cellule accessorie tra questi due nuclei, il più grande dei quali è il nucleo circularis. Ci sono due tipi di cellule neurosecretrici magnocellulari, quelle che producono ossitocina e quelle che producono vasopressina, ma un piccolo numero può produrre entrambi gli ormoni. Queste cellule sono neuroni neuroendocrini, sono elettricamente eccitabili e generano potenziali d’azione in risposta alla stimolazione afferente.
Le cellule neurosecretrici magnocellulari nei ratti (dove questi neuroni sono stati più estesamente studiati) in generale hanno un singolo lungo assone varicoso, che proietta all’ipofisi posteriore. Ogni assone dà origine a circa 10.000 terminali neurosecretori e molti rigonfiamenti assonici che memorizzano un gran numero di vescicole contenenti ormoni. Queste vescicole vengono rilasciate dai rigonfiamenti assonali e dai terminali nervosi per esocitosi in risposta all’ingresso del calcio attraverso i canali ionici voltaggio-gettati, che si verifica quando i potenziali d’azione si propagano lungo gli assoni.
Le cellule hanno tipicamente due o tre lunghi dendriti, che contengono anche grandi dilatazioni e una densità molto elevata di vescicole contenenti ormoni. L’ossitocina e la vasopressina possono, quindi, essere rilasciati all’interno del cervello da questi dendriti, così come nel sangue dai terminali nella ghiandola pituitaria posteriore. Tuttavia, il rilascio di ossitocina e vasopressina dai dendriti non è costantemente accompagnato da secrezione periferica, come il rilascio dendritico è regolato in modo diverso. Il rilascio dendritico può essere innescato dalla depolarizzazione, ma anche dalla mobilitazione dei depositi intracellulari di calcio. I dendriti ricevono la maggior parte degli input sinaptici dai neuroni afferenti che regolano i neuroni magnocellulari; in genere un neurone magnocellulare riceve circa 10.000 sinapsi dai neuroni afferenti.