โครงสร้างและนิวเคลียสใต้เปลือกสมอง

ใต้เปลือกสมองใหญ่ (cerebral cortex) มีกลุ่มของเนื้อสีเทา ได้แก่ ปมประสาทฐาน (basal ganglia), ทาลามัส (thalamus), ไฮโปทาลามัส (hypothalamus) และนิวเคลียสของก้านสมอง (brainstem) และสมองน้อย (cerebellum) ซึ่งทำหน้าที่ส่งผ่าน ควบคุม และปรับสัญญาณที่ผ่านระหว่างเปลือกสมองใหญ่ ไขสันหลัง และร่างกาย โครงสร้างส่วนลึกเหล่านี้มีความสำคัญต่อการเคลื่อนไหว การตื่นตัว การรักษาสมดุลของร่างกาย และการส่งต่อข้อมูลทางประสาทสัมผัสและข้อมูลการเคลื่อนไหว

Definition

โครงสร้างใต้เปลือกสมองคือนิวเคลียสเนื้อสีเทาที่อยู่ใต้เปลือกสมองใหญ่ ซึ่งรวมถึงปมประสาทฐาน, ทาลามัสและไฮโปทาลามัส, นิวเคลียสลิมบิก เช่น อะมิกดาลา และนิวเคลียสของก้านสมอง ซึ่งทั้งหมดนี้ทำหน้าที่ร่วมกันในการส่งผ่านและปรับสัญญาณประสาท

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมโครงสร้างเนื้อสีเทาใต้เปลือกสมองที่สำคัญ ได้แก่ ปมประสาทฐาน (นิวเคลียสคอเดต, พูทาเมน, โกลบัส พัลลิดัส, ซับทาลามิก นิวเคลียส และซับสแตนเชีย ไนกรา), ทาลามัสและไฮโปทาลามัสของไดเอนเซฟาลอน, นิวเคลียสลิมบิก เช่น อะมิกดาลา และนิวเคลียสของก้านสมอง โดยจะอธิบายถึงการจัดระเบียบและวงจรการทำงานในฐานะกายวิภาคอ้างอิง ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• นิวเคลียสใต้เปลือกสมองที่สำคัญมีอะไรบ้างและอยู่ที่ใด?
• ปมประสาทฐานเชื่อมต่อกับเปลือกสมองใหญ่และทาลามัสในวงจรการทำงานอย่างไร?
• โครงสร้างส่วนลึกเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในการเคลื่อนไหว การตื่นตัว และการรักษาสมดุลของร่างกาย?

Key concepts

• ปมประสาทฐาน (นิวเคลียสคอเดต, พูทาเมน, โกลบัส พัลลิดัส, ซับทาลามิก นิวเคลียส, ซับสแตนเชีย ไนกรา)
• ทาลามัสในฐานะศูนย์ส่งต่อและควบคุม
• ไฮโปทาลามัสและการควบคุมสมดุลของร่างกาย
• อะมิกดาลาและนิวเคลียสลิมบิก
• นิวเคลียสของก้านสมอง
• วงจรคอร์ติโค-ปมประสาทฐาน-ทาลามัส-คอร์ติคอล
• วิถีทางตรงและวิถีทางอ้อม

Mechanisms

ปมประสาทฐานมีส่วนร่วมในวงจรคู่ขนานที่แยกการทำงานออกจากกัน ซึ่งวิ่งจากเปลือกสมองใหญ่ผ่านสไตรอาตัมและพัลลิดัมไปยังทาลามัสและกลับไปยังเปลือกสมองใหญ่ (Alexander et al., 1986) ภายในวงจรเหล่านี้ 'วิถีทางตรง' (direct pathway) มักจะส่งเสริมการเคลื่อนไหว และ 'วิถีทางอ้อม' (indirect pathway) มักจะยับยั้งการเคลื่อนไหว ซึ่งเป็นแบบจำลองที่ใช้ในการตีความภาวะการเคลื่อนไหวต่ำเกินไปและสูงเกินไป (Albin et al., 1989); วงจรเดียวกันนี้มีส่วนช่วยในการเรียนรู้พฤติกรรมและพฤติกรรมอัตโนมัติ (Yin & Knowlton, 2006) ทาลามัสทำหน้าที่ส่งผ่านและควบคุมการรับส่งข้อมูลทางประสาทสัมผัสและการเคลื่อนไหวเกือบทั้งหมดไปยังเปลือกสมองใหญ่ ไฮโปทาลามัสประสานงานการควบคุมสมดุลของร่างกายและระบบต่อมไร้ท่อ และนิวเคลียสของก้านสมองควบคุมการตื่นตัว การทำงานของเส้นประสาทสมอง และปฏิกิริยาสะท้อนพื้นฐานที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต

Clinical relevance

กายวิภาคของโครงสร้างใต้เปลือกสมองเป็นกรอบแนวคิดในการทำความเข้าใจว่าโครงสร้างส่วนลึกส่งผ่านและปรับสัญญาณอย่างไร และสำหรับการระบุตำแหน่งของสิ่งผิดปกติในสมองส่วนลึก ข้อมูลนี้เป็นพื้นฐานอ้างอิงเกี่ยวกับโครงสร้างและวงจรการทำงาน ไม่ได้ให้เกณฑ์การวินิจฉัยหรือคำแนะนำในการรักษา

History

นิวเคลียสส่วนลึกได้รับการอธิบายในกายวิภาคศาสตร์มหัพภาคแบบดั้งเดิม แต่ความเข้าใจเชิงหน้าที่ของพวกมันก้าวหน้าขึ้นในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 เมื่อปมประสาทฐานถูกตีความใหม่ว่าเป็นส่วนประกอบของวงจรคู่ขนานระหว่างเปลือกสมองใหญ่และใต้เปลือกสมอง (Alexander et al., 1986) และมีการเสนอแบบจำลองวิถีทางตรง/ทางอ้อมเพื่ออธิบายความผิดปกติของการเคลื่อนไหว (Albin et al., 1989) งานวิจัยในภายหลังได้ขยายบทบาทของปมประสาทฐานจากการควบคุมการเคลื่อนไหวไปสู่การเรียนรู้พฤติกรรมและการเรียนรู้เชิงกระบวนการ (Yin & Knowlton, 2006)

Debates

วงจรคู่ขนานของปมประสาทฐานแยกจากกันมากน้อยเพียงใด?

แบบจำลองคลาสสิกมองว่าวงจรคอร์ติโค-ปมประสาทฐานเป็นแบบคู่ขนานและแยกจากกันอย่างเคร่งครัด แต่หลักฐานของการบรรจบกันและการบูรณาการข้ามวงจรได้กระตุ้นให้เกิดการถกเถียงว่ามีการแบ่งปันข้อมูลระหว่างกันมากน้อยเพียงใด

Key figures

• Garrett Alexander
• Mahlon DeLong
• Roger Albin
• Henry Yin

Seminal works

• alexander-1986
• albin-1989
• yin-2006

Frequently asked questions

โครงสร้างใดบ้างที่ประกอบเป็นปมประสาทฐาน?

โดยทั่วไปแล้วจะรวมถึงนิวเคลียสคอเดตและพูทาเมน (รวมกันเรียกว่าสไตรอาตัม), โกลบัส พัลลิดัส, ซับทาลามิก นิวเคลียส และซับสแตนเชีย ไนกรา ซึ่งทั้งหมดนี้รวมกันเป็นวงจรการเคลื่อนไหวและการรู้คิดกับเปลือกสมองใหญ่และทาลามัส

ทาลามัสทำหน้าที่อะไร?

ทาลามัสทำหน้าที่เป็นศูนย์ส่งต่อและควบคุม โดยประมวลผลและส่งต่อข้อมูลทางประสาทสัมผัสและการเคลื่อนไหวเกือบทั้งหมดไปยังเปลือกสมองใหญ่