นิวเคลียสทาลามิกและหน้าที่การถ่ายทอดสัญญาณ

ทาลามัสเป็นกลุ่มนิวเคลียสของเนื้อสีเทาที่อยู่เป็นคู่ในไดเอนเซฟาลอน ซึ่งทำหน้าที่เป็นประตูหลักสำหรับข้อมูลที่เข้าสู่สมองส่วนเปลือกนอก วิถีประสาทรับความรู้สึกเกือบทั้งหมด (ยกเว้นการดมกลิ่น) รวมถึงสัญญาณการเคลื่อนไหวและลิมบิก จะผ่านนิวเคลียสทาลามิกเฉพาะที่ทำหน้าที่ถ่ายทอดและปรับสัญญาณเหล่านั้นก่อนที่จะส่งไปยังสมองส่วนเปลือกนอก

Definition

ทาลามัสคือกลุ่มของนิวเคลียสเนื้อสีเทาในไดเอนเซฟาลอนที่รับข้อมูลความรู้สึก การเคลื่อนไหว และลิมบิก และถ่ายทอดไปยังบริเวณที่กำหนดของสมองส่วนเปลือกนอก ในขณะที่การฉายภาพแบบสองทางจากคอร์เท็กซ์ไปยังทาลามัสจะปรับการถ่ายทอดนั้น

Scope

บทความนี้ครอบคลุมการจัดระเบียบของทาลามัสออกเป็นนิวเคลียส ความแตกต่างระหว่างนิวเคลียสถ่ายทอด (เฉพาะ) กับนิวเคลียสเชื่อมโยงและอินทราลามินาร์ และแนวคิดของทาลามัสในฐานะประตูที่ถูกควบคุมมากกว่าเป็นแผงสวิตช์แบบพาสซีฟ เป็นข้อมูลอ้างอิงทางกายวิภาคและสรีรวิทยา และไม่ได้ให้คำแนะนำทางคลินิก

Core questions

• ทาลามัสแบ่งออกเป็นนิวเคลียสได้อย่างไร และแต่ละกลุ่มหลักถ่ายทอดอะไรบ้าง?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างเซลล์ประสาทถ่ายทอด (core) กับเซลล์ประสาทเมทริกซ์ที่ฉายภาพแบบกระจาย?
• ทำไมทาลามัสจึงถูกอธิบายว่าเป็นประตูมากกว่าเป็นตัวถ่ายทอดแบบพาสซีฟ?

Key concepts

• นิวเคลียสถ่ายทอดเฉพาะ (เช่น lateral geniculate, medial geniculate, ventral posterior)
• นิวเคลียสเชื่อมโยง (เช่น pulvinar, mediodorsal)
• นิวเคลียสอินทราลามินาร์และเรติคูลาร์
• เซลล์ฉายภาพแบบ core เทียบกับ matrix
• Driver เทียบกับ modulator
• การตอบสนองแบบ corticothalamic

Mechanisms

นิวเคลียสทาลามิกเฉพาะแต่ละนิวเคลียสจะได้รับข้อมูลนำเข้าที่กำหนด (driver input) และฉายภาพไปยังบริเวณคอร์เท็กซ์ที่จำกัด: นิวเคลียสเจนิคูเลตด้านข้างถ่ายทอดการมองเห็น, นิวเคลียสเจนิคูเลตด้านในถ่ายทอดการได้ยิน, และนิวเคลียสโพสทีเรียร์ด้านท้องถ่ายทอดความรู้สึกทางกาย Sherman และ Guillery ได้แยกแยะข้อมูลนำเข้าแบบ driver ซึ่งเป็นตัวนำข้อความหลัก ออกจากข้อมูลนำเข้าแบบ modulator ซึ่งควบคุมวิธีการส่งผ่าน โดยมองว่าทาลามัสเป็นตัวถ่ายทอดที่มีการควบคุมอย่างกระตือรือร้นมากกว่าเป็นแผงสวิตช์แบบพาสซีฟ (sherman-2002) Jones ได้อธิบายระบบการฉายภาพสองระบบที่เสริมกัน: เซลล์แกนกลางที่ฉายภาพแบบเฉพาะจุดซึ่งรักษาความจำเพาะทางกายวิภาค และเซลล์เมทริกซ์ที่ฉายภาพแบบกระจายซึ่งแผ่ขยายไปทั่วบริเวณคอร์เท็กซ์และมีส่วนช่วยในการซิงโครไนซ์ระหว่างทาลามัสกับคอร์เท็กซ์ (jones-2001) การตอบสนองแบบสองทางจากคอร์เท็กซ์ไปยังทาลามัสและนิวเคลียสเรติคูลาร์ที่ยับยั้งยังช่วยปรับรูปร่างการไหลของข้อมูลนี้ (jones-2007)

Clinical relevance

เนื่องจากสัญญาณเกือบทั้งหมดที่ส่งไปยังคอร์เท็กซ์ต้องผ่านทาลามัส กายวิภาคของทาลามัสจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจว่ารอยโรคส่งผลต่อความรู้สึก การเคลื่อนไหว และการตื่นตัวอย่างไร และต่อการตีความภาพถ่ายทางระบบประสาท บทความนี้เป็นข้อมูลอ้างอิงเชิงโครงสร้างและหน้าที่; อธิบายการจัดระเบียบและไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

นักกายวิภาคศาสตร์ในศตวรรษที่ 19 และ 20 ได้แบ่งทาลามัสออกเป็นนิวเคลียสที่มีชื่อและเชื่อมโยงกับเป้าหมายในคอร์เท็กซ์อย่างต่อเนื่อง การปรับแนวคิดใหม่ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 และต้นศตวรรษที่ 21 ซึ่ง Sherman และ Guillery ได้มองว่าทาลามัสเป็นตัวถ่ายทอดที่มีการควบคุมโดยมี driver และ modulator (sherman-2002) และ Jones ได้อธิบายความแตกต่างระหว่าง core/matrix (jones-2001) ได้เปลี่ยนมุมมองของสาขาวิชานี้จากแผนที่แบบคงที่ไปสู่มุมมองแบบไดนามิกของการปฏิสัมพันธ์ระหว่างทาลามัสกับคอร์เท็กซ์ ซึ่งได้สังเคราะห์ไว้ในงานเขียนของ Jones (jones-2007)

Debates

ทาลามัสเป็นตัวถ่ายทอดแบบพาสซีฟหรือประตูที่ทำงานอยู่?

แม้ว่าตามธรรมเนียมจะถูกมองว่าเป็นสถานีถ่ายทอด แต่กรอบแนวคิด driver/modulator และ core/matrix ชี้ให้เห็นว่าทาลามัสควบคุมและจัดรูปแบบข้อมูลที่ส่งต่อไปยังคอร์เท็กซ์อย่างกระตือรือร้น ซึ่งเป็นมุมมองที่ปรับเปลี่ยนวิธีการอธิบายหน้าที่ของมัน

Key figures

• Edward G. Jones
• S. Murray Sherman
• Rainer W. Guillery

Seminal works

• sherman-2002
• jones-2001
• jones-2007

Frequently asked questions

ข้อมูลความรู้สึกทั้งหมดผ่านทาลามัสหรือไม่?

เกือบทั้งหมดผ่านไปสู่คอร์เท็กซ์; ข้อยกเว้นหลักคือการดมกลิ่น ซึ่งเข้าถึงคอร์เท็กซ์ผ่านวิถีประสาทที่ไม่ต้องพึ่งการถ่ายทอดจากทาลามัสในเบื้องต้น

ความแตกต่างระหว่างนิวเคลียสทาลามิกแบบถ่ายทอดและแบบเชื่อมโยงคืออะไร?

นิวเคลียสถ่ายทอด (เฉพาะ) จะส่งข้อมูลนำเข้าที่กำหนด เช่น การมองเห็นหรือความรู้สึกทางกาย ไปยังบริเวณคอร์เท็กซ์ปฐมภูมิ ในขณะที่นิวเคลียสเชื่อมโยง เช่น พัลวินาร์และนิวเคลียสเมดิโอดอร์ซัล จะเชื่อมต่อกับคอร์เท็กซ์เชื่อมโยงลำดับสูงกว่า