مسابقه به مناسبت هفته آگاهی از مغز؛ تاریخ: ۲۴ اسفندماه

همراه با جایزه »» فرم تماس ثبت‌نام آینده نگاران مغز
مغز و اعصابنوروفیزیولوژی

علوم اعصاب برای پزشکان بالینی؛ تالاموس و برهم کنش های تالاموسی – قشری


دعای مطالعه [ نمایش ]

بِسْمِ الله الرَّحْمنِ الرَّحیمِ

اَللّهُمَّ اَخْرِجْنى مِنْ ظُلُماتِ الْوَهْمِ

خدایا مرا بیرون آور از تاریکى‏‌‌هاى‏ وهم،

وَ اَکْرِمْنى بِنُورِ الْفَهْمِ

و به نور فهم گرامى ‏ام بدار،

اَللّهُمَّ افْتَحْ عَلَیْنا اَبْوابَ رَحْمَتِکَ

خدایا در‌هاى رحمتت را به روى ما بگشا،

وَانْشُرْ عَلَیْنا خَزائِنَ عُلُومِکَ بِرَحْمَتِکَ یا اَرْحَمَ الرّاحِمینَ

و خزانه‏‌‌هاى علومت را بر ما باز کن به امید رحمتت اى مهربان‌‏ترین مهربانان.



» کتاب علوم اعصاب برای پزشکان بالینی
»» فصل ۲۶: فصل سازمان و مدار‌های نئوکورتیکال؛ قسمت اول
»» chapter 26
»» chapter 26: Thalamus and Thalamocortical Interactions; part one
در حال ویرایش

۴۷۷ Overview
۴۷۷ Anatomical and Functional Organization of the Dorsal Thalamus (Thalamus Proper)
۴۸۲ Reciprocal Thalamo-Cortico-Thalamic Interactions
۴۸۳ Thalamic Reticular Nucleus
۴۸۴ Firing Modes of Thalamic Neurons and Thalamic Oscillations 
۴۸۴ Extrathalamic Inputs Regulating Thalamic Activity 
۴۸۷ Thalamic Activity During Sleep 
۴۸۸ Thalamus and Cortical Arousal 
۴۸۹ Thalamus, Attention, and Memory 
۴۹۰ Involvement of the Thalamus in Disorders of Consciousness
۴۹۱ Involvement of the Thalamus in Absence and Temporal Lobe Seizures
۴۹۱ Involvement of the Thalamus in other Neurologic Disorders 
۴۹۳ Key Points 
مرور کلی ۴۷۷
سازمان تشریحی و عملکردی تالاموس پشتی (Thalamus Proper) ۴۷۷
برهم‌کنش متقابل تالامو – قشر – تالاموس ۴۸۲
هسته مشبک تالاموس ۴۸۳
حالت‌‌های شلیک نورون ‌های تالاموس و نوسانات تالاموس ۴۸۴
ورودی ‌های خارج تالاموسی تنظیم کننده فعالیت تالاموس ۴۸۴
فعالیت تالاموس در هنگام خواب ۴۸۷
تالاموس و برانگیختگی قشر مغز ۴۸۸
تالاموس، توجه و حافظه  ۴۸۹
درگیری تالاموس در اختلالات هوشیاری ۴۹۰
درگیری تالاموس در و تشنج لوب تمپورال و تشنج غایب ۴۹۱
درگیری تالاموس در سایر اختلالات عصبی  ۴۹۱
نکته کلیدی ۴۹۳

Overview

مرور کلی

The thalamus has a critical role in regulation of cortical activity. It is crucial for relay of sensory information to the cortex, selective attention, cortical arousal, motor control, gating sensory input to the cerebral cortex, and generation of sleep spindles during non-rapid eye movement (NREM) sleep. The thalamus includes two major components, the dorsal thalamus (thalamus proper, hereafter re- ferred to as thalamus) and the thalamic reticular nucleus (TRN). The thalamus consists of different types of nuclei containing glutamatergic thalamocortical (TC) projection neurons that project to the cerebral cortex (Figure 26.1). (1) First-order relay nuclei receive modality-specific input from sensory pathways and project to the respective primary cortical sensory area. Higher-order relay nuclei receive their main input from layer 5 of the neocortex and participate in cortico-thalamo-cortical circuits that have a major role in attention and other high-level cognitive
functions. (2)

تالاموس نقش مهمی‌در تنظیم فعالیت قشر مغز دارد. برای انتقال اطلاعات حسی به قشر مغز، توجه انتخابی، برانگیختگی قشر مغز، کنترل حرکتی، ورود ورودی حسی به قشر مغز، و تولید دوک ‌های خواب در طول خواب حرکت غیر سریع چشم (NREM) ضروری است. تالاموس شامل دو جزء اصلی است، تالاموس پشتی (تالاموس خاص، که از این به بعد تالاموس نامیده می‌شود) و هسته شبکه ای تالاموس (TRN). تالاموس از انواع مختلفی از هسته‌‌های حاوی نورون‌‌های پروجکشن تالاموکورتیکال گلوتاماترژیک (TC) تشکیل شده است که به قشر مغز پروجکت می‌کنند (شکل ۲۶.۱). (۱) هسته ‌های رله مرتبه اول ورودی ‌های خاص مدالیته را از مسیر‌های حسی دریافت می‌کنند و به ناحیه حسی اولیه قشر مغزی مربوطه می‌پردازند. هسته ‌های رله مرتبه بالاتر ورودی اصلی خود را از لایه ۵ نئوکورتکس دریافت می‌کنند و در مدار‌های کورتیکو-تالامو-قشری که نقش عمده ای در توجه و سایر عملکرد‌های شناختی سطح بالا دارند، شرکت می‌کنند. (۲)

The motor thalamus receives inputs from the cerebellum and basal ganglia and projects to the motor cortex. Intralaminar nuclei receive inputs from the brainstem reticular formation and other sources, send diffuse projections to the cerebral cortex promoting cortical arousal, and provide a powerful input to the striatum. Midline thalamic nuclei participate in mechanisms of arousal and memory. Unlike all other thalamic nuclei, the TRN contains GABAergic neurons that project to all other thalamic nuclei but not to the cortex both. The TRN functions as a gate for transfer of information between the rest of the thalamus and the cerebral cortex both during sleep and during attentional selection. The reciprocal interactions between TRN and TC neurons provide the basis for spindle oscillations during NREM sleep.

تالاموس حرکتی، ورودی ‌ها را از مخچه و عقده ‌های قاعده ای دریافت می‌کند و به قشر حرکتی می‌رود. هسته‌‌های داخل لایه‌ای ورودی‌‌هایی را از تشکیل شبکه‌ای ساقه مغز و منابع دیگر دریافت می‌کنند، برآمدگی‌‌های منتشر را به قشر مغز می‌فرستند و برانگیختگی قشر مغز را تقویت می‌کنند، و ورودی قدرتمندی به جسم مخطط می‌دهند. هسته ‌های تالاموس خط وسط در مکانیسم ‌های برانگیختگی و حافظه شرکت می‌کنند. برخلاف سایر هسته‌‌های تالاموس، TRN حاوی نورون‌‌های GABAergic است که به سایر هسته‌‌های تالاموس پروجکت می‌کنند، اما نه به قشر هر دو. TRN به عنوان دروازه ای برای انتقال اطلاعات بین بقیه تالاموس و قشر مغز در هنگام خواب و در هنگام انتخاب توجه عمل می‌کند. فعل و انفعالات متقابل بین نورون ‌های TRN و TC پایه ای را برای نوسانات دوک در طول خواب NREM فراهم می‌کند.

The relay of information from the thalamus to the cerebral cortex is also strongly modulated by reciprocal projections from corticothalamic (CT) neurons; modulatory inputs from cholinergic and monoaminergic neurons of the brainstem; and GABAergic projections from the pontine reticular formation, globus pallidus, and other extrathalamic sources. Disruptions in thalamocortical communication resulting from focal thalamic lesions, (3) or abnormal oscillatory activity in thalamocortical circuits, or “thalamocortical dysrhythmia”(4) result in profound disturbances in attention, sleep-wake regulation, sensory processing, and motor control. For example hypersynchronous thalamocortical discharges are associated with transient behavioral arrest during typical absence seizures. Impaired awareness in temporal lobe seizures may also reflect thalamic involvement. The main aims of this chapter are to review: (1) the functional organization of thalamic nuclei, (2) the organization of the TRN, (3) the firing patterns of thalamic neurons, (4) the thalamocortical activity during NREM sleep, (5) the role of the thalamus in arousal and attention mechanisms, and (6) the involvement of the thalamus in seizures and other neurologic disorders.

رله اطلاعات از تالاموس به قشر مغز نیز به شدت توسط پروجکشن‌‌های متقابل از نورون ‌های کورتیکوتالاموس (CT) تعدیل می‌شود. ورودی ‌های تعدیلی از نورون ‌های کولینرژیک و مونوآمینرژیک ساقه مغز. و پروجکشن‌‌های GABAergic از سازند رتیکولار پونتین، گلوبوس پالیدوس، و دیگر منابع خارج تالاموسی. اختلال در ارتباطات تالاموکورتیکال ناشی از ضایعات کانونی تالاموس، (۳) یا فعالیت نوسانی غیرطبیعی در مدار‌های تالاموکورتیکال، یا “دیس ریتمی‌تالاموکورتیکال”(۴) منجر به اختلالات عمیق در توجه، تنظیم خواب و بیداری، پردازش حسی و کنترل حرکتی می‌شود. به عنوان مثال، ترشحات تالاموکورتیکال هیپرسنکرون با ایست رفتاری گذرا در طول تشنج‌‌های غایب معمولی همراه است. اختلال در آگاهی در تشنج لوب تمپورال نیز ممکن است نشان دهنده درگیری تالاموس باشد. اهداف اصلی این فصل بررسی موارد زیر است: (۱) سازماندهی عملکردی هسته ‌های تالاموس، (۲) سازماندهی TRN، (۳) الگو‌های شلیک نورون ‌های تالاموس، (۴) فعالیت تالاموکورتیکال در طول خواب NREM، ۵) نقش تالاموس در مکانیسم ‌های برانگیختگی و توجه، و (۶) دخالت تالاموس در تشنج و سایر اختلالات عصبی.

ANATOMICAL AND FUNCTIONAL
ORGANIZATION OF THE DORSAL THALAMUS
(THALAMUS PROPER)

سازمان تشریحی و عملکردی تالاموس پشتی (THALAMUS PROPER)

The integration of cytoarchitecture, myeloarchitecture, connectivity, and neuroimaging data has led to an updated parcellation and nomenclature of the human thalamus. (1)

ادغام داده‌‌های معماری سیتو، میلومعماری، اتصال و تصویربرداری عصبی منجر به مجموعه‌بندی و نام‌گذاری به‌روز تالاموس انسان شده است. (۱)

شکل 26.1 اجزای تالاموس

FIGURE 26.1 Components of the thalamus.
The thalamus includes two major components, the dorsal thalamus (thalamus proper, hereafter referred to as thalamus), which contains thalamocortical projection neurons, and the thalamic reticular nucleus (TRN). The superior region of the thalamus includes the anterior nucleus (ANT). The medial region includes the mediodorsal nucleus (MD). The lateral region includes the ventral anterior nucleus (VA), including medial (VAM) and lateral (VAL) portions; the ventrolateral nucleus (VL); and the ventroposterior nuclear complex (VP). The intralaminar nuclei are divided into an anterior, central, and posterior groups. The periventricular formation includes the midline nuclei; the posterior region consists of the pulvinar; and the geniculate region includes the medial geniculate nucleus (MG) and lateral geniculate nucleus (LG). First-order relay nuclei receive modality-specific driver input from subcortical afferent sources and project to the modality-specific primary sensory area of the cerebral cortex. Higher-order relay nuclei receive their main input from the neocortex and participate in cortico-thalamo-cortical circuits. Intralaminar nuclei have diffuse projections to cortex and also target the striatum. The motor thalamus receives and conveys inputs from deep cerebellar nuclei and basal ganglia to the motor cortex. Nuclei in the periventricular region participate in mechanisms of arousal and memory. The TRN contains GABAergic neurons that project to all other thalamic nuclei. 

شکل ۲۶.۱ اجزای تالاموس. تالاموس شامل دو جزء اصلی است، تالاموس پشتی (تالاموس خاص، که از این به بعد تالاموس نامیده می‌شود)، که شامل نورون‌‌های پروجکشنی تالاموکورتیکال است، و هسته شبکه‌ای تالاموس (TRN). ناحیه فوقانی تالاموس شامل هسته قدامی‌(ANT) است. ناحیه داخلی شامل هسته میانی خلفی (MD) است. ناحیه جانبی شامل هسته قدامی‌شکمی‌(VA)، شامل بخش‌‌های داخلی (VAM) و جانبی (VAL) است. هسته بطنی جانبی (VL)؛ و مجموعه هسته ای خلفی شکمی‌(VP). هسته ‌های داخل لامینار به دو گروه قدامی، مرکزی و خلفی تقسیم می‌شوند. تشکیل دور بطنی شامل هسته ‌های خط وسط است. ناحیه خلفی شامل pulvinar است. و ناحیه ژنیکوله شامل هسته ژنیکوله داخلی (MG) و هسته ژنیکوله جانبی (LG) می‌باشد. هسته‌‌های رله مرتبه اول ورودی محرک خاص مدالیته را از منابع آوران زیر قشری دریافت می‌کنند و به ناحیه حسی اولیه ویژه مدالیته قشر مغز می‌رسند. هسته ‌های رله مرتبه بالاتر ورودی اصلی خود را از نئوکورتکس دریافت می‌کنند و در مدار‌های کورتیکو-تالامو-قشری شرکت می‌کنند. هسته ‌های داخل لامینار دارای پروجکت‌‌های منتشر شده به قشر هستند و همچنین جسم مخطط را هدف قرار می‌دهند. تالاموس موتوری ورودی‌‌های هسته‌‌های مخچه و عقده‌‌های پایه را دریافت کرده و به قشر حرکتی منتقل می‌کند. هسته ‌های ناحیه اطراف بطن در مکانیسم ‌های برانگیختگی و حافظه شرکت می‌کنند. TRN حاوی نورون ‌های GABAergic است که به سایر هسته ‌های تالاموس پروجکت می‌کنند. 

Anatomical Subdivisions

زیرتقسیم‌‌های تشریحی

The internal medullary lamina contains the intralaminar nuclei and divides the thalamus into medial, lateral, and anterior nuclear regions. The anterodorsal region of the thalamus consists primarily of the anterior nuclear complex (ANT). The medial region consists of the mediodorsal nucleus (MD). The region between the ependyma of the third ventricle and the MD comprises a sheet of small neurons that are a component of the periventricular ventricular gray and small clusters of neurons known as midline nuclei and subdivided into a dorsal and a ventral group. The lateral region of the thalamus contains nuclei that are characterized both by their source of afferent inputs and their cortical targets. They include the motor thalamus, which receives inputs from the basal ganglia, cerebellum, and vestibular nuclei, and the sensory thalamus, which receives somatosensory and visceral input. The nomenclature of these nuclei varies according to different authors. According one nomenclature, these nuclei can be subdivided into a ventral anterior (VA), ventrolateral (VL), and ventroposterior nuclear complex (VP). The VA is subdivided into a medial region receiving inputs from the substantia nigra pars reticulata (SNr) and a lateral region receiving inputs from the globus pallidus pars interna (GPI). The VL is subdi- vided into an anterior region (VLa) and a posterior region (VLp, also referred to as ventral intermedius) receiving input from the cerebellum. The VP complex receives somatosensory and visceral inputs via the medial lemniscus, spinothalamic tract, or trigeminothalamic tract. The VP is subdivided into a lateral ventroposterior nucleus (ventral posterolateral nucleus, VPL), medial ventroposterior nucleus (ventral posteromedial nucleus, VPM), superior ventroposterior nucleus (VPS), ventral posterior inferior nucleus (VPI), and the medial ventroposterior nucleus, parvocellular part (ventral posteromedial nucleus, parvocellular part, VPMpc). The metathalamus includes the lateral geniculate and the medial geniculate bodies. The lateral geniculate body is composed primarily of the lateral geniculate nucleus (LGN or, more precisely, dorsal LGN), which receives input from the retina. The medial geniculate body is divided into a lateral or principal portion and a medial division, which receives auditory inputs via the inferior colliculus. The posterior region of the thalamus consists of the pulvinar. The pulvinar nuclei include the medial, lateral, anterior, and inferior nuclei and the lateral posterior nucleus.

لایه مدولاری داخلی حاوی هسته ‌های داخل لایه ای است و تالاموس را به نواحی هسته ای داخلی، جانبی و قدامی‌تقسیم می‌کند. ناحیه قدامی‌پشتی تالاموس عمدتاً از مجموعه هسته ای قدامی‌(ANT) تشکیل شده است. ناحیه داخلی از هسته میانی (MD) تشکیل شده است. ناحیه بین اپاندیم بطن سوم و MD شامل صفحه‌ای از نورون‌‌های کوچک است که جزء بطن خاکستری اطراف بطن و خوشه‌‌های کوچکی از نورون‌‌ها هستند که به عنوان هسته‌‌های خط میانی شناخته می‌شوند و به دو گروه پشتی و شکمی‌تقسیم می‌شوند. ناحیه جانبی تالاموس حاوی هسته ‌هایی است که هم با منبع ورودی ‌های آوران و هم اهداف قشرشان مشخص می‌شوند. آن‌ها شامل تالاموس حرکتی است که ورودی ‌ها را از گانگلیون ‌های پایه، مخچه و هسته ‌های دهلیزی دریافت می‌کند و تالاموس حسی که ورودی ‌های حسی و احشایی را دریافت می‌کند. نامگذاری این هسته ‌ها بر اساس نویسندگان مختلف متفاوت است. بر اساس یک نامگذاری، این هسته ‌ها را می‌توان به یک مجموعه هسته ای قدامی‌شکمی‌(VA)، بطنی جانبی (VL) و بطنی خلفی (VP) تقسیم کرد. VA به یک ناحیه داخلی دریافت کننده ورودی از ماده سیاه پارس رتیکولاتا (SNr) و یک ناحیه جانبی که ورودی‌‌ها را از globus pallidus pars interna (GPI) دریافت می‌کند، تقسیم می‌شود. VL به یک ناحیه قدامی‌(VLA) و یک ناحیه خلفی (VLp، که به عنوان میانی شکمی‌نیز گفته می‌شود) تقسیم می‌شود که ورودی را از مخچه دریافت می‌کند. کمپلکس VP ورودی‌‌های حسی و احشایی را از طریق لمنیسکوس داخلی، دستگاه اسپینوتالاموس یا دستگاه تریژمینوتلاموس دریافت می‌کند. VP به یک هسته بطنی خلفی جانبی (هسته خلفی خلفی شکمی، VPL)، هسته بطنی خلفی داخلی (هسته خلفی شکمی، VPM)، هسته شکمی‌خلفی فوقانی (VPS)، هسته خلفی شکمی‌تحتانی (VPI)، و هسته شکمی‌خلفی، شکمی‌داخلی، تقسیم می‌شود. قسمت (خلفی شکمی‌هسته، قسمت parvocellular، VPMpc). متاتالاموس شامل اجسام ژنیکولیت جانبی و ژنیکولیت میانی می باشد. جسم ژنیکولیت جانبی عمدتاً از هسته ژنیکولیت جانبی (LGN یا به طور دقیق تر، LGN پشتی) تشکیل شده است که ورودی را از شبکیه دریافت می‌کند. جسم ژنیکولیت میانی به یک بخش جانبی یا اصلی و یک بخش داخلی تقسیم می‌شود که ورودی ‌های شنوایی را از طریق کولیکولوس تحتانی دریافت می‌کند. ناحیه خلفی تالاموس از ناحیه پولوینار تشکیل شده است. هسته ‌های پولوینار شامل هسته ‌های داخلی، جانبی، قدامی‌و تحتانی و هسته خلفی جانبی هستند.

Driver Versus Modulatory Inputs to the Thalamus

محرک‌‌ها در مقایسه با ورودی ‌های تعدیلی به تالاموس

Thalamic nuclei receive two general types of afferents, referred to as drivers and modulators. (2) Driver afferents target the proximal dendrites and reliably evoke spikes in thalamic cells, triggering faithful transmission of infor- mation to the cerebral cortex. Driver afferents are glutamatergic and elicit fast excitation via ionotropic receptors. In contrast, modulatory afferents target primarily the distal dendrites and control excitability of thalamic neurons, thereby fine-tuning the message relayed by thalamic cells. These modulatory inputs include glutamatergic afferents from the cortex and cholinergic and monoaminergic inputs from the brainstem and affect thalamic cell excitability via metabotropic receptors. On the basis of the source of driver input, to TC neurons, thalamic nuclei are subdivided in two groups, first-order and higher-order relay nuclei. (2)

هسته ‌های تالاموس دو نوع آوران را دریافت می‌کنند که به آن‌ها محرک و تعدیل کننده می‌گویند. (۲) آوران‌‌های محرک دندریت‌‌های پروگزیمال را هدف قرار می‌دهند و به‌طور قابل‌اعتمادی باعث ایجاد اسپایک در سلول‌‌های تالاموس می‌شوند و باعث انتقال صادقانه اطلاعات به قشر مغز می‌شوند. آوران ‌های محرک گلوتاماترژیک هستند و از طریق گیرنده ‌های یونوتروپیک تحریک سریع را ایجاد می‌کنند. در مقابل، آوران‌‌های تعدیلی عمدتاً دندریت‌‌های دیستال را هدف قرار می‌دهند و تحریک‌پذیری نورون‌‌های تالاموس را کنترل می‌کنند، در نتیجه پیام ارسال شده توسط سلول‌‌های تالاموس را تنظیم می‌کنند. این ورودی‌‌های تعدیلی شامل آوران‌‌های گلوتاماترژیک از قشر و ورودی‌‌های کولینرژیک و مونوآمینرژیک از ساقه مغز است و بر تحریک‌پذیری سلول‌‌های تالاموس از طریق گیرنده‌‌های متابوتروپیک تأثیر می‌گذارد. بر اساس منبع ورودی محرک، به نورون ‌های TC، هسته ‌های تالاموس به دو گروه، هسته ‌های رله مرتبه اول و مرتبه بالاتر تقسیم می‌شوند. (۲)

First-Order Relay Nuclei

هسته ‌های تقویت‌کننده مرتبه اول

First-order relay nuclei receive modality-specific driver input from subcortical sources and project to the corresponding primary sensory area of the cerebral cortex (Figure 26.2). These nuclei include the different components of the VP, which relays somatosensory and visceral input to the primary sensory cortex; the LGN, which relays inputs from retinal ganglion cells to the primary visual cortex (V1); and the ventral portion of the MGN, which relays auditory inputs to the primary auditory cortex. Projection TC neurons in these nuclei target layer 4 of the corresponding primary sensory cortex. Within each major sensory modality, there are submodality-specific channels that target different cortical columns. These pathways are further discussed in chapter 29.

هسته ‌های رله مرتبه اول ورودی محرک خاص مدالیته را از منابع زیر قشری دریافت می‌کنند و به ناحیه حسی اولیه مربوطه قشر مغز می‌پردازند (شکل ۲۶.۲). این هسته ‌ها شامل اجزای مختلف VP است که ورودی حسی و احشایی را به قشر حسی اولیه منتقل می‌کند. LGN، که ورودی ‌های سلول ‌های گانگلیونی شبکیه را به قشر بینایی اولیه (V1) رله می‌کند. و بخش شکمی‌MGN، که ورودی ‌های شنوایی را به قشر شنوایی اولیه رله می‌کند. نورون ‌های TC در این هسته ‌ها لایه ۴ قشر حسی اولیه مربوطه را هدف قرار می‌دهند. در هر مدالیته حسی اصلی، کانال‌‌های زیروجهی خاص وجود دارد که ستون‌‌های مختلف قشری را هدف قرار می‌دهند. این مسیر‌ها در فصل ۲۹ بیشتر مورد بحث قرار می‌گیرند.

Higher-Order Relay Nuclei

هسته ‌های تقویت‌کننده مرتبه بالاتر

Higher-order nuclei receive driver input primarily from layer 5 of the neocortex. These nuclei participate in cortico-thalamic-cortical circuits (also referred to transthalamic circuits) that modulate or gate the transfer of information between cortical areas, in parallel to their direct corticocortical connections. The main higher-order thalamic nuclei are the pulvinar and the MD (Figure 26.3). The pulvinar has a critical role in visual processing and attention via its widespread reciprocal connectivity with cortical visual areas. It consists of inferior, lateral, and medial divisions that receive direct inputs from the retina or primary visual cortex and convey these inputs to visual cortical association areas. The MD is characterized by its strong interconnectivity with the prefrontal cortex (PFC) and has a major role in attention, recognition memory, and emotion. The MD consists of three major subdivisions; the medial subdivision interacts with the orbitofrontal cortex, medial PFC and anterior cingulate cortex; the lateral subdivision with the lateral PFC; and the paralaminar subdivision with the frontal eye fields. Higher order thalamic nuclei employ more complex and heterogeneous circuitry than do first order nuclei. Many neurons across the pulvinar and MD receive convergent inputs from multiple cortical areas. In addition to their prominent driver input from layer 5, a subset of thalamic cells in these nuclei receive a driver input from the superior colliculus, which is involved in attention and orienting responses.

هسته ‌های مرتبه بالاتر ورودی محرک را عمدتاً از لایه ۵ نئوکورتکس دریافت می‌کنند. این هسته‌‌ها در مدار‌های کورتیکو-تالاموس-قشری (که به مدار‌های ترانس تالاموس نیز گفته می‌شود) که انتقال اطلاعات بین نواحی قشر مغز را به موازات اتصالات مستقیم قشری آن‌ها تعدیل یا دروازه‌ای می‌کنند، شرکت می‌کنند. هسته اصلی تالاموس مرتبه بالاتر، pulvinar و MD هستند (شکل ۲۶.۳). پولوینار از طریق ارتباط متقابل گسترده خود با نواحی بینایی قشری نقش مهمی‌در پردازش بصری و توجه دارد. این شامل بخش‌‌های تحتانی، جانبی و میانی است که ورودی‌‌های مستقیم را از شبکیه یا قشر بینایی اولیه دریافت می‌کند و این ورودی‌‌ها را به نواحی ارتباطی قشر بینایی می‌رساند. MD با اتصال قوی آن با قشر جلوی مغز (PFC) مشخص می‌شود و نقش مهمی‌در توجه، حافظه تشخیص و احساسات دارد. MD از سه زیربخش عمده تشکیل شده است. بخش فرعی داخلی با قشر اوربیتوفرونتال، PFC داخلی و قشر کمربندی قدامی‌تعامل دارد. تقسیم جانبی با PFC جانبی. و بخش پارالمینار با میدان ‌های چشمی‌جلویی. هسته ‌های مرتبه بالاتر از مدار‌های پیچیده تر و ناهمگن نسبت به هسته ‌های مرتبه اول استفاده می‌کنند. بسیاری از نورون ‌ها در سرتاسر pulvinar و MD ورودی ‌های همگرا را از چندین ناحیه قشر مغز دریافت می‌کنند. علاوه بر ورودی محرک برجسته خود از لایه ۵، زیرمجموعه ای از سلول ‌های تالاموس در این هسته ‌ها ورودی محرکی را از کولیکولوس برتر دریافت می‌کنند که در توجه و پاسخ ‌های جهت دهی نقش دارد.

Anterior Nucleus

هسته قدامی

The ANT includes the principal anteroventral the anteromedial, and anterodorsal nuclei. The inputs to the ANT originate in the subicular cortex of the hippocampal formation via the fornix, either directly or with a relay in the mammillary bodies. The anteroventral nucleus receives inputs from the medial mammillary nucleus, has extensive interactions with the retrosplenial cortex and has a major role in relaying the theta rhythm during encoding of episodic memory. The anteromedial subnucleus has extensive reciprocal connections with the anterior cingulate and medial PFC and participates in emotional processing. The anterodorsal nucleus receives inputs from the lateral mammillary nucleus, is interconnected with the retrosplenial cortex and has major role in spatial navigation. These functions are further discussed in chapter 40.

ANT شامل هسته اصلی قدامی‌شکمی، قدامی‌میانی و قدامی‌خلفی است. ورودی‌‌های ANT از قشر زیرکولار تشکیلات هیپوکامپ از طریق فورنیکس، مستقیماً یا با یک رله در بدن‌‌های پستاندار منشأ می‌گیرند. هسته قدامی‌شکمی‌ورودی‌‌هایی را از هسته پستاندار داخلی دریافت می‌کند، برهمکنش‌‌های گسترده‌ای با قشر پشت طحالی دارد و نقش عمده‌ای در انتقال ریتم تتا در طول رمزگذاری حافظه اپیزودیک دارد. زیر هسته قدامی‌میانی دارای ارتباطات متقابل گسترده ای با سینگولیت قدامی‌و PFC داخلی است و در پردازش احساسی شرکت می‌کند. هسته قدامی‌خلفی ورودی‌‌هایی را از هسته پستاندار جانبی دریافت می‌کند، با قشر رترو اسپلنیال در ارتباط است و نقش عمده‌ای در جهت‌یابی فضایی دارد. این توابع بیشتر در فصل ۴۰ مورد بحث قرار می‌گیرند.

Midline Nuclei

هسته ‌های خط وسط

The midline nuclei are divided into a ventral and a dorsal group. The ventral group includes the nucleus reuniens, which has reciprocal connections with both the hippocampus (CA1 region and subiculum) and the PFC and constitutes the principal route for transferring information between these two structures, which is required for executive control of episodic memory. The dorsal group includes the paraventricular nucleus, which targets the anterior cingulate cortex, insula, amygdala, nucleus accumbens, and hypothalamus and receives inputs from the medial PFC, insula, hypothalamus, and brainstem. Via these connections, the paraventricular nucleus participates in responses associated with emotion and to stress responses. (6) 

هسته ‌های خط وسط به دو گروه شکمی‌و پشتی تقسیم می‌شوند. گروه شکمی‌شامل هسته reuniens است که دارای اتصالات متقابل با هیپوکامپ (ناحیه CA1 و سابیکولوم) و PFC است و مسیر اصلی برای انتقال اطلاعات بین این دو ساختار است که برای کنترل اجرایی حافظه اپیزودیک مورد نیاز است. گروه پشتی شامل هسته پارا بطنی است که قشر سینگولیت قدامی، اینسولا، آمیگدال، هسته اکومبنس و هیپوتالاموس را هدف قرار می‌دهد و ورودی ‌ها را از PFC داخلی، اینسولا، هیپوتالاموس و ساقه مغز دریافت می‌کند. از طریق این اتصالات، هسته پارا بطنی در پاسخ ‌های مرتبط با احساسات و پاسخ ‌های استرس شرکت می‌کند. (۶)

شکل 26.2 هسته های تقویت‌کننده مرتبه اول

FIGURE 26.2 First-order relay nuclei.
First-order relay nuclei receive modality-specific driver input from subcortical sources and project to the corresponding primary sensory area of the cerebral cortex. They include subdivisions of the ventroposterior complex (VP), which relay somatosensory inputs to the somatosensory cortex; the dorsal lateral geniculate nucleus (dLGN), which relays retinal inputs to the primary visual cortex; and the ventral portion of the medial geniculate nucleus (vMGN), which receives inputs from inferior colliculus and projects to the primary auditory cortex.

شکل ۲۶.۲ هسته ‌های تقویت‌کننده مرتبه اول. هسته‌‌های رله مرتبه اول ورودی محرک خاص مدالیته را از منابع زیر قشری دریافت می‌کنند و به ناحیه حسی اولیه مربوطه قشر مغز می‌پردازند. آن‌ها شامل بخش ‌های فرعی کمپلکس بطنی خلفی (VP) هستند که ورودی ‌های حسی تنی را به قشر حسی تنی منتقل می‌کنند. هسته ژنیکوله جانبی پشتی (dLGN)، که ورودی ‌های شبکیه را به قشر بینایی اولیه رله می‌کند. و بخش شکمی‌هسته ژنیکوله داخلی (vMGN) که ورودی ‌ها را از کولیکولوس تحتانی دریافت می‌کند و به قشر شنوایی اولیه می‌رود.

Intralaminar Nuclei

هسته ‌های داخل لایه ای

The intralaminar nuclei are embedded in the internal medullary lamina and are characterized both by their diffuse projections to the cerebral cortex and their dense projections to the striatum. They are subdivided into an anterior, central, and posterior groups. The anterior group includes central medial and the central lateral nucleus (CL); the central group includes the centromedian (CMn), parafascicular (PF), and subparafascicular nucleus; and the posterior nuclear complex includes the posterior nucleus and the suprageniculate nucleus. The CL receives inputs from the frontal and parietal cortex, cerebellum, brainstem, and spinal cord and sends projections back to the frontal and parietal cortex and the striatum. The CL conveys inputs from the cerebellum to the striatum. The CMn/PF complex provides the most substantial projection to the striatum. The posterior nucleus conveys multimodal sensory inputs to the cerebral cortex. Through their diffuse cortical projections, the intralaminar nuclei have a major role in cortical activation.

هسته‌‌های داخل لایه‌ای در لامینای مدولاری داخلی جاسازی شده‌اند و با پروجکشن‌‌های منتشرشان به قشر مغز و پروجکشن‌‌های متراکمشان به جسم مخطط مشخص می‌شوند. آن‌ها به گروه ‌های قدامی، مرکزی و خلفی تقسیم می‌شوند. گروه قدامی‌شامل هسته میانی مرکزی و هسته جانبی مرکزی (CL). گروه مرکزی شامل هسته سانترومدین (CMn)، پارافاسیکولار (PF) و هسته زیر پارافاسیکولار است. و مجموعه هسته ای خلفی شامل هسته خلفی و هسته فوق ژنیکوله است. CL ورودی ‌ها را از قشر پیشانی و جداری، مخچه، ساقه مغز و نخاع دریافت می‌کند و برجستگی ‌ها را به قشر پیشانی و جداری و مخطط می‌فرستد. CL ورودی ‌ها را از مخچه به مخطط می‌رساند. کمپلکس CMn/PF اساسی ترین پروجکشن را برای جسم مخطط فراهم می‌کند. هسته خلفی ورودی ‌های حسی چندوجهی را به قشر مغز منتقل می‌کند. هسته‌‌های داخل لایه‌ای از طریق پروجکشن‌‌های قشر پراکنده خود، نقش عمده‌ای در فعال‌سازی قشر مغز دارند.

Motor Nuclei of the Thalamus

هسته‌‌های حرکتی تالاموس

The thalamus contains two regions that receive inputs from the cerebellum and basal ganglia. The ventrolateral region, classically referred to the “motor thalamus,” consists of the VA and VL and can be subdivided, from anterior to posterior, into a nigral, pallidal, and cerebellar territory. The nigral territory receives inputs from the SNr and projects to the PFC and frontal eye fields. The pallidal territory receives input from the GPi and projects to the supplementary motor area and premotor cortex. The cerebellar territory involves the VL, particularly its posterior portion (VLp or ventral intermedius), receives input from the deep cerebellar nuclei and projects mainly to the primary motor and lateral premotor areas. The functions of these nuclei are dis- cussed in chapters 33 and 34. A second thalamic territory receives sparse convergent input from both the basal ganglia and cerebellum, and includes the lateral parts of MD, parts of CL and CMn/Pf, the VA-VL border, and the ventromedial nucleus. There is a fundamental difference between the influences of the cerebellum and basal ganglia on the thalamus. The cerebellar inputs are driving glutamatergic inputs; in contrast, the output from the GPi and SNr provide tonic GABAergic inhibition. (8) 

تالاموس شامل دو ناحیه است که ورودی ‌ها را از مخچه و عقده ‌های قاعده ای دریافت می‌کند. ناحیه بطنی جانبی، که به طور کلاسیک به آن تالاموس حرکتی گفته می‌شود، از VA و VL تشکیل شده است و می‌تواند از قدامی‌به خلفی به یک ناحیه سیاه، پالیدال و مخچه تقسیم شود. قلمرو nigral ورودی‌‌ها را از SNr دریافت می‌کند و به میدان‌‌های PFC و چشم فرونتال پروژه می‌دهد. قلمرو رنگ پریده ورودی از GPi دریافت می‌کند و به ناحیه حرکتی تکمیلی و قشر پیش حرکتی پروژه می‌دهد. قلمرو مخچه شامل VL، به ویژه قسمت خلفی آن (VLp یا میانی شکمی)، ورودی از هسته ‌های عمیق مخچه را دریافت می‌کند و عمدتاً به سمت موتور اولیه و نواحی پیش حرکتی جانبی می‌رود. عملکرد این هسته‌‌ها در فصل‌‌های ۳۳ و ۳۴ مورد بحث قرار گرفته‌اند. قلمرو دوم تالاموس ورودی همگرای پراکنده‌ای را از گانگلیون‌‌های پایه و مخچه دریافت می‌کند و شامل بخش‌‌های جانبی MD، بخش‌‌هایی از CL و CMn/Pf، VA- می‌شود. مرز VL، و هسته شکمی. تفاوت اساسی بین تأثیر مخچه و عقده ‌های قاعده ای بر روی تالاموس وجود دارد. ورودی‌‌های مخچه ورودی‌‌های گلوتاماترژیک را هدایت می‌کنند. در مقابل، خروجی از GPi و SNr باعث م‌هار تونیک GABAergic می‌شود. (۸)

شکل 26.3 هسته های تقویت‌کننده مرتبه بالاتر

FIGURE 26.3 Higher-order relay nuclei.
Higher-order nuclei participate in cortico-thalamic-cortical circuits that are often parallel to direct cortico-cortical connections. The prototype higher-order thalamic nuclei are the pulvinar and the mediodorsal nuclei. The pulvinar is primarily associated with visual processing. The mediodorsal is characterized by its strong interconnectivity with the prefrontal cortex.

شکل ۲۶.۳ هسته ‌های تقویت‌کننده مرتبه بالاتر. هسته ‌های مرتبه بالاتر در مدار‌های کورتیکو-تالاموس-قشری که اغلب موازی با اتصالات مستقیم کورتیکو-قشر هستند، شرکت می‌کنند. نمونه اولیه هسته ‌های مرتبه بالاتر تالاموس، هسته ‌های پولوینار و میانی – پشتی هستند. پولوینار در درجه اول با پردازش بینایی مرتبط است. میانی – پشتی با اتصال قوی آن با قشر پره‌فرونتال مشخص می‌شود.

Innervation of Motor Areas by Branching of Thalamic Driver Inputs

عصب دهی نواحی حرکتی با انشعاب ورودی ‌های محرک تالاموس

Driver inputs to first- and higher-order thalamic relay nuclei typically consist of branching axons that also innervate brainstem motor centers. For example, first-order axons from retinal ganglion cells projecting to the LGN branch to also innervate the superior colliculus; axons from the medial lemniscus projecting to the VP branch to innervate motor nuclei of the brainstem reticular formation; and axons from the cerebellar nuclei projecting to the VL branch to innervate the red nucleus. Furthermore, cortical axons from layer 5 neurons that provide driver inputs to high-order thalamic relay nuclei also branch to motor areas of the brainstem. For example, cortical projections from the visual cortex to the pulvinar branch to innervate the superior colliculus; and pyramidal tract neurons from motor cortex branch extensively to innervate the VL, brainstem, and spinal cord. This suggests that the thalamus participates in motor control by providing efference copies to motor nuclei. (2)

ورودی‌‌های محرک به هسته‌‌های رله تالاموس مرتبه اول و بالاتر معمولاً از آکسون‌‌های انشعابی تشکیل می‌شوند که مراکز حرکتی ساقه مغز را نیز عصب می‌کنند. به عنوان مثال، آکسون ‌های مرتبه اول از سلول ‌های گانگلیونی شبکیه که به شاخه LGN پیش می‌روند تا کولیکولس فوقانی را نیز عصب دهی کنند. آکسون‌‌ها از لمنیسکوس داخلی که به شاخه VP می‌آیند تا هسته‌‌های حرکتی تشکیلات مشبک ساقه مغز را عصب دهی کنند. و آکسون‌‌های هسته‌‌های مخچه که به شاخه VL می‌آیند تا هسته قرمز را عصب دهی کنند. علاوه بر این، آکسون‌‌های قشری از نورون‌‌های لایه ۵ که ورودی‌‌های محرک را به هسته‌‌های رله تالاموس درجه بالا می‌دهند، به نواحی حرکتی ساقه مغز نیز منشعب می‌شوند. به عنوان مثال، پروجکشن ‌های قشری از قشر بینایی به شاخه پولوینار برای عصب دهی کولیکولوس فوقانی. و نورون ‌های دستگاه هرمی‌از قشر حرکتی به طور گسترده برای عصب دهی VL، ساقه مغز و نخاع منشعب می‌شوند. این نشان می‌دهد که تالاموس با ارائه نسخه ‌های مرجع به هسته ‌های حرکتی در کنترل حرکتی شرکت می‌کند. (۲)

RECIPROCAL THALAMO-CORTICO-THALAMIC INTERACTIONS

برهم‌کنش‌‌های متقابل تالامو-کورتیکو-تالامیک

The projections from TC neurons to the cortex have been subdivided into distinct patterns, referred to as “core”-type and “matrix”-type projections. Reciprocally, corticothalamic (CT) neurons in layer 6 of the targeted cortical area send reciprocal inputs to both core- and matrix -type TC neurons (Figure 26.4).

پروجکشن‌‌ها از نورون‌‌های TC به قشر به الگو‌های متمایز تقسیم شده‌اند که به‌عنوان پیش‌بینی‌‌های نوع «هسته» و نوع «ماتریکس» شناخته می‌شوند. متقابلاً، نورون‌‌های کورتیکوتالامیک (CT) در لایه ۶ ناحیه قشر مورد نظر، ورودی‌‌های متقابلی را به نورون‌‌های TC نوع هسته و ماتریکس ارسال می‌کنند (شکل ۲۶.۴).

Core-Type Inputs

ورودی ‌های نوع اصلی

Core-type TC relay neurons are located mainly in the first-order sensory relay nuclei and provide driving input to layer 4 of their corresponding primary sensory cortices. This thalamic core input not only targets layer 4 intratelencephalic (IT) neurons that convey sensory information to other cortical layers but also strongly activates fast-spiking parvalbumin (PV) GABAergic basket interneurons targeting the soma and proximal dendrites of the same layer 4 IT neurons. Thus, local processing of core thalamocortical inputs by layer 4 IT neurons depends on the precise timing of direct excitation and feedforward inhibition via GABAergic interneurons triggered by the same thalamo-cortical core afferent. This creates a narrow window of opportunity for cortical neurons to fire an accurately timed spike and to respond selectively to specific stimuli.

نورون‌‌های رله TC نوع اصلی عمدتاً در هسته‌‌های رله حسی مرتبه اول قرار دارند و ورودی محرک به لایه ۴ قشر حسی اولیه مربوطه خود را ارائه می‌دهند. این ورودی هسته تالاموس نه تن‌ها نورون‌‌های لایه ۴ درون مغزی (IT) را که اطلاعات حسی را به لایه‌‌های دیگر قشر مغز منتقل می‌کنند، هدف قرار می‌دهد، بلکه به شدت نورون‌‌های سبد GABAergic پاروالبومین (PV) سریع را فعال می‌کند که دندریت‌‌های سوما و پروگزیمال همان سلول‌‌های IT لایه ۴ را هدف قرار می‌دهند. بنابراین، پردازش موضعی ورودی‌‌های تالاموکورتیکال هسته‌ای توسط سلول‌‌های عصبی IT لایه ۴ بستگی به زمان دقیق تحریک مستقیم و م‌هار پیش‌خور از طریق نورون‌‌های بین‌المللی GABAergic دارد که توسط همان آوران هسته تالاموکورتیکال ایجاد می‌شود. این یک پنجره باریک از فرصت برای نورون ‌های قشر مغز ایجاد می‌کند تا یک سنبله با زمان دقیق شلیک کنند و به طور انتخابی به محرک ‌های خاص پاسخ دهند.

Layer 4 neurons in higher-order sensory areas receive long-range core-type inputs from different thalamic sources as well as corticocortical feedforward inputs from lower-order areas.

سلول‌‌های عصبی لایه ۴ در نواحی حسی مرتبه بالاتر ورودی‌‌های هسته‌ای دوربرد را از منابع مختلف تالاموس و همچنین ورودی‌‌های پیش‌خور کورتیکوکورتیکال از نواحی درجه پایین‌تر دریافت می‌کنند.

Matrix-Type Inputs

ورودی ‌های نوع ماتریسی

Matrix-type TC neurons send projections to lamina 1, targeting the apical dendrites of pyramidal cells in widely distributed cortical columns. Matrix-type projection neurons are located in several thalamic regions, including high-order relay nuclei, regions surrounding the core neurons, and in the intralaminar thalamic nuclei. For example axons from the pulvinar may project either diffusely to superficial layer 1 and function as modulators or terminate in a denser and localized fashion in layers 3 and 4 and func- tion as drivers. The TC neurons in the intralaminar nuclei, particularly the CL, send diffuse projections to layer 1, as well as layer 5 and 6 mostly in motor and frontal cortex. These matrix-type projections are important to increase the responsiveness of pyramidal neurons to core-type inputs. For example, the coincidence of matrix-type excitatory input targeting the apical dendrites in layer 1 with inputs from core TC input targeting the soma or proximal dendrites in layer 4 increases the probability of the pyramidal cell to fire an action potential in response to an incoming driver input.

نورون‌‌های TC نوع ماتریکس، برآمدگی‌‌هایی را به لایه ۱ می‌فرستند و دندریت‌‌های آپیکال سلول‌‌های هرمی‌را در ستون‌‌های قشر پراکنده مورد هدف قرار می‌دهند. نورون‌‌های پروجکشن نوع ماتریکس در چندین ناحیه تالاموس، از جمله هسته‌‌های رله مرتبه بالا، نواحی اطراف نورون‌‌های هسته، و در هسته‌‌های تالاموس داخل لایه قرار دارند. برای مثال آکسون‌‌های پولوینار ممکن است به صورت پراکنده به لایه سطحی ۱ بروند و به عنوان تعدیل‌کننده عمل کنند یا به شکلی متراکم‌تر و موضعی در لایه‌‌های ۳ و ۴ خاتمه یافته و به عنوان محرک عمل کنند. نورون‌‌های TC در هسته‌‌های داخل لایه‌ای، به‌ویژه CL، برجستگی‌‌های منتشر را به لایه ۱ و همچنین لایه‌‌های ۵ و ۶ عمدتاً در قشر حرکتی و فرونتال ارسال می‌کنند. این پیش‌بینی‌‌های ماتریسی برای افزایش پاسخ‌دهی نورون‌‌های هرمی‌به ورودی‌‌های نوع هسته مهم هستند. برای مثال، همزمانی ورودی تحریکی نوع ماتریسی که دندریت‌‌های آپیکال را در لایه ۱ هدف قرار می‌دهد با ورودی‌‌های ورودی TC هسته که سوما یا دندریت‌‌های پروگزیمال در لایه ۴ را هدف قرار می‌دهد، احتمال شلیک پتانسیل عمل توسط سلول هرمی‌را در پاسخ به یک ورودی تحریکی افزایش می‌دهد.

برهم‌کنش‌های متقابل تالاموکورتیکال و کورتیکوتالامیک

FIGURE 26.4 Reciprocal thalamocortical and corticothalamic interactions.
The projections from thalamocortical neurons to the cortex have been subdivided into distinct patterns, originating from different types of relay cells and referred to as “core” type and “matrix” type projections. Core-type thalamocortical relay neurons are located mainly in the primary (first-order) relay nuclei and project in a topographic manner to primary sensory cortices, projecting to layer 4, targeting both intratelencephalic (IT) neurons specific for each sensory modality and parvalbumin (PV) GABAergic basket interneurons. Matrix-type relay neurons are located predominantly in higher-order thalamic nuclei and project to layer 1. For example, neurons in the intralaminar nuclei, particularly the central lateral (CL), send diffuse projections to layer 1, as well as layer 5 and 6 mainly in the motor and frontal cortex, providing influence on widespread cortical areas. Corticothalamic (CT) neurons in layer 6 of the targeted cortical area send reciprocal inputs to both core and shell type thalamocortical neurons as well as neurons of the thalamic reticular nucleus (TRN) targeting these thalamic neurons.

شکل ۲۶.۴ برهم‌کنش‌‌های متقابل تالاموکورتیکال و کورتیکوتالامیک. پروجکشن‌‌های نورون‌‌های تالاموکورتیکال به قشر به الگو‌های متمایز تقسیم شده‌اند که از انواع مختلف سلول‌‌های رله نشأت می‌گیرند و به‌عنوان پرپجکشن‌‌های نوع «هسته» و نوع «ماتریکس» نامیده می‌شوند. نورون‌‌های رله تالاموکورتیکال نوع اصلی عمدتاً در هسته‌‌های رله اولیه (رتبه اول) قرار دارند و به صورت توپوگرافیک به قشر حسی اولیه پروجکت می‌کنند و به لایه ۴ پروجکت می‌کنند و هم نورون‌‌های درون مغزی (IT) خاص برای هر حالت حسی و هم پاروالبومین را هدف قرار می‌دهند. PV) بین نورون ‌های سبد گابا ارژیک. نورون‌‌های رله نوع ماتریکس عمدتاً در هسته‌‌های تالاموس مرتبه بالاتر قرار دارند و به لایه ۱ می‌روند. برای مثال، نورون‌‌های موجود در هسته‌‌های داخل لایه‌ای، به‌ویژه جانبی مرکزی (CL)، برجستگی‌‌های منتشر را به لایه ۱ و همچنین لایه ۵ ارسال می‌کنند. ۶ عمدتاً در قشر حرکتی و پیشانی، تأثیری بر نواحی گسترده قشر مغز ایجاد می‌کند. نورون ‌های کورتیکوتالاموس (CT) در لایه ۶ ناحیه مورد نظر قشر مغز، ورودی ‌های متقابلی را به نورون ‌های تالاموکورتیکال نوع هسته و پوسته و همچنین نورون ‌های هسته شبکه تالاموس (TRN) که این نورون ‌های تالاموس را هدف قرار می‌دهند، ارسال می‌کنند.

Cortical Modulatory Inputs to the Thalamus

ورودی ‌های تعدیلی قشر به تالاموس

About 30%-50% of the pyramidal cells in layer 6 are corticothalamic (CT) neurons, which send topographically precise and specific modulatory glutamatergic projections to the thalamic nuclei selective for each sensory modality,” Layer 6 CT neurons receive input from all cortical layers and thus integrate processed cortical information with the direct input from the thalamus. Modulatory projections from layer 6 CT neurons target the most distal portion of the dendrites of both TC and TRN neurons and act via group I metabotropic receptors (particularly mGluR1) to elicit both direct excitation of TC neurons and disynaptic inhibition via TRN neurons. Corticothalamic modulatory inputs are critical for sensory processing in relay nuclei. Higher order nuclei receive layer 6 CT inputs from multiple cortical areas. There may also be contribution from the contralateral hemisphere to these corticothalamic projections.

حدود ۳۰ تا ۵۰ درصد از سلول‌‌های هرمی‌در لایه ۶ نورون‌‌های کورتیکوتالامیک (CT) هستند که پروجکشن‌‌های گلوتاماترژیک تعدیل‌کننده توپوگرافی دقیق و خاص را به هسته‌‌های تالاموس انتخابی برای هر روش حسی ارسال می‌کنند. و بنابراین اطلاعات قشر پردازش شده را با ورودی ‌های مستقیم از تالاموس ادغام می‌کند ۶ نورون CT دیستال‌ترین بخش دندریت‌‌های نورون‌‌های TC و TRN را هدف قرار می‌دهند و از طریق گیرنده‌‌های متابوتروپیک گروه I (به ویژه mGluR1) عمل می‌کنند تا هم تحریک مستقیم نورون‌‌های TC و هم م‌هار دیسیناپسی از طریق نورون‌‌های TRN را برای ورودی‌‌های تعدیل‌کننده کورتیکوتلاموس ایجاد کنند پردازش در هسته ‌های رله ای لایه ۶ ورودی CT از چندین ناحیه قشر مغز نیز ممکن است سهمی‌از نیمکره طرف مقابل به این پروجکشن‌‌های کورتیکوتالاموس داشته باشد.

THALAMIC RETICULAR NUCLEUS

هسته مشبک تالاموس

In addition to TC projection neurons, which represent the majority of thalamic neurons, each thalamic nucleus also contain GABAergic interneurons that participate in local sensory processing. However, the TRN is the main source of GABAergic influence to the thalamus. The TRN forms a thin layer of tissue surrounding the thalamus and separating it from the cortex, and is thus a unique position to function as a gateway for thalamocortical information (Figure 26.5).

علاوه بر نورون‌‌های پروجکشن TC، که اکثر نورون‌‌های تالاموس را نشان می‌دهند، هر هسته تالاموس همچنین حاوی نورون‌‌های بین‌المللی GABAergic است که در پردازش حسی موضعی شرکت می‌کنند. با این حال، TRN منبع اصلی نفوذ GABAergic به تالاموس است. TRN یک لایه نازک از بافت را تشکیل می‌دهد که تالاموس را احاطه کرده و آن را از قشر جدا می‌کند، و بنابراین یک موقعیت منحصر به فرد برای عملکرد به عنوان دروازه ای برای اطلاعات تالاموکورتیکال است (شکل ۲۶.۵).

Organization and Connectivity

سازمان‌دهی و قابلیت اتصال

The TRN contains at least two different subtypes of GABAergic neurons targeting the TC cells in the relay nuclei. (10, 11) Parvalbumin positive neurons target the first-order sensory nuclei and are primarily responsible for generation of sleep spindles. A given PV neuron of the TRN receives excitatory inputs both from its targeted TC neuron and from CT neurons of the topographically aligned deep layer 6 of the cortex. In sensory nuclei, this organization allows the PV neurons of the TRN to provide sensory modality- specific inhibition that reflects both “bottom-up” inputs coming through the thalamus and “top-down” feedback from cortex. A second group of TRN neurons expresses somatostatin (SOM). These TRN neurons receive inputs not only from the cortex but also from subcortical areas such as the amygdala, and mainly participate in circuits involving the intralaminar and association nuclei. (10) Via these projections SOM neurons may be preferentially involved in bottom-up limbic modulation of cortical circuits involving the PFC. In addition to their extrinsic connections, TRN neurons establish mutual connections both via gap junctions and via dendrodendritic and axo-axonic GABAergic synapses. The electrical coupling of TRN by gap junctions may enable coordinated firing and display activity-dependent plasticity; most of gap junction-coupled TRN cells project to a single nucleus. The interconnections between TRN neurons through GABAergic synapses may establish mutual inhibitory networks via GABA receptors; these inhibitory connections may be important to prevent hypersynchronization within the TRN. Astrocytes in the TRN may release an endogenous benzodiazepine site ligand, producing a constitutive positive allosteric modulation of GABA receptors (GABA Rs) that suppresses synchrony in the TRN network. (12)

TRN حاوی حداقل دو زیرگروه مختلف از نورون ‌های GABAergic است که سلول ‌های TC را در هسته ‌های رله هدف قرار می‌دهند. (۱۰، ۱۱) نورون ‌های مثبت پاروالبومین هسته ‌های حسی مرتبه اول را هدف قرار می‌دهند و در درجه اول مسئول تولید دوک ‌های خواب هستند. یک نورون PV مشخص از TRN ورودی‌‌های تحریکی را هم از نورون TC مورد نظر خود و هم از نورون‌‌های CT لایه عمیق ۶ قشر هم‌تراز با توپوگرافی دریافت می‌کند. در هسته‌‌های حسی، این سازمان به نورون‌‌های PV TRN اجازه می‌دهد تا بازدارندگی خاص مدالیته حسی را که هم ورودی‌‌های «پایین به بالا» را از طریق تالاموس و هم بازخورد «بالا به پایین» از قشر مغز را منعکس می‌کند، ارائه دهند. گروه دوم از نورون ‌های TRN سوماتوستاتین (SOM) را بیان می‌کنند. این نورون‌‌های TRN ورودی‌‌ها را نه تن‌ها از قشر مغز بلکه از نواحی زیر قشری مانند آمیگدال دریافت می‌کنند و عمدتاً در مدار‌هایی شرکت می‌کنند که هسته‌‌های درون لایه و هسته‌‌های ارتباطی را درگیر می‌کنند. (۱۰) از طریق این پروجکشن‌‌ها، نورون‌‌های SOM ممکن است ترجیحاً در مدولاسیون لیمبیک پایین به بالا مدار‌های قشر مغز که PFC را درگیر می‌کنند، درگیر شوند. نورون‌‌های TRN علاوه بر اتصالات بیرونی خود، ارتباطات متقابلی را هم از طریق اتصالات شکاف و هم از طریق سیناپس‌‌های گابا ارژیک دندرودندریتیک و آکسو آکسون برقرار می‌کنند. جفت الکتریکی TRN توسط اتصالات شکاف ممکن است شلیک هماهنگ و نمایش انعطاف پذیری وابسته به فعالیت را فعال کند. بسیاری از سلول ‌های TRN جفت شده با اتصال شکاف به یک هسته منفرد می‌روند. اتصالات بین نورون ‌های TRN از طریق سیناپس ‌های GABAergic ممکن است شبکه ‌های بازدارنده متقابل را از طریق گیرنده ‌های GABA ایجاد کند. این اتصالات بازدارنده ممکن است برای جلوگیری از همگام سازی بیش از حد در TRN مهم باشد. آستروسیت‌‌ها در TRN ممکن است لیگاند داخلی بنزودیازپین را آزاد کنند و یک مدولاسیون آلوستریک مثبت سازنده گیرنده‌‌های GABA (GABA Rs) ایجاد کنند که همزمانی را در شبکه TRN سرکوب می‌کند. (۱۲) 

شکل 26.5 هسته مشبک تالاموس (TRN) منبع اصلی تأثیر GABAergic بر نورون های تالاموکورتیکال (TC) است

FIGURE 26.5 The thalamic reticular nucleus (TRN) is the main source of GABAergic influence on thalamocortical (TC) neurons. The TRN contains at least two different subtypes of GABAergic neurons projecting to the TC cells in the relay nuclei. A given TRN neuron receives excitatory inputs both from its targeted TC neuron and from the topographically aligned deep layer 6 of the cortex. The TRN neurons establish mutual connections both via gap junctions and via dendrodendritic and axo-axonic GABAergic synapses.

شکل ۲۶.۵ هسته مشبک تالاموس (TRN) منبع اصلی تأثیر GABAergic بر نورون ‌های تالاموکورتیکال (TC) است. TRN حاوی حداقل دو زیرگروه مختلف از نورون‌‌های GABAergic است که به سلول‌‌های TC در هسته‌‌های رله پروجکت می‌کنند. یک نورون TRN داده‌شده ورودی‌‌های تحریکی را هم از نورون TC مورد نظر خود و هم از لایه عمیق ۶ قشر همتراز با توپوگرافی دریافت می‌کند. نورون ‌های TRN هم از طریق اتصالات شکاف و هم از طریق سیناپس ‌های دندرودندریتیک و آکسو آکسونیک GABAergic ارتباطات متقابل برقرار می‌کنند.

Effects of TRN Input on TC Neurons

اثرات ورودی TRN بر نورون ‌های TC

At the TRN-TC synapse, GABA activates three different types of receptors (Figure 26.6). Postsynaptic GABA RS containing α۱β۲γ۲ subunits drive fast, phasic inhibition in TC neurons. The lack of a complete glia sheet around TRN terminals promotes GABA spillover and therefore the availability of GABA to activate extrasynaptic GABA RS (containing α۴β۲δ subunits) and GABA receptors (GABA RS). The uptake of GABA by the astrocytic GABA transporters GAT-1 and GAT-3 tightly regulates the activation of these extrasynaptic receptors at the TRN-TC synapse. Activation of extrasynaptic GABA and particularly GABA receptors results in large and prolonged inhibitory postsynaptic currents. As GAT-1 is localized closer to synapses, GAT-3 has a major role in limiting GABA spillover at sites located far from the synapses and required for sustained GABAR mediated inhibition (Figure 26.6).

در سیناپس TRN-TC، GABA سه نوع گیرنده مختلف را فعال می‌کند (شکل ۲۶.۶). GABA RS پس سیناپسی حاوی زیر واحد‌های α۱β۲γ۲ باعث م‌هار سریع و فازیک در نورون ‌های TC می‌شود. فقدان یک صفحه گلیا کامل در اطراف پایانه ‌های TRN باعث افزایش سرریز GABA و بنابراین در دسترس بودن GABA برای فعال کردن GABA RS خارج سیناپسی (حاوی زیر واحد‌های α۴β۲δ) و گیرنده ‌های GABA (GABA RS) می‌شود. جذب گابا توسط ناقلان گابا آستروسیتی GAT-1 و GAT-3 به شدت فعال شدن این گیرنده ‌های خارج سیناپسی را در سیناپس TRN-TC تنظیم می‌کند. فعال شدن GABA خارج سیناپسی و به ویژه گیرنده ‌های GABA منجر به جریان ‌های بازدارنده بزرگ و طولانی پس سیناپسی می‌شود. از آنجایی که GAT-1 نزدیک‌تر به سیناپس‌‌ها قرار می‌گیرد، GAT-3 نقش عمده‌ای در محدود کردن سرریز GABA در مکان‌‌هایی که دور از سیناپس‌‌ها قرار دارند و برای م‌هار پایدار با واسطه گابار لازم است، دارد (شکل ۲۶.۶).

FIRING MODES OF THALAMIC NEURONS AND THALAMIC OSCILLATIONS

حالت ‌های شلیک نورون ‌های تالاموس و نوسانات تالاموس

The pattern of firing of TC and TRN neurons and thalamocortical oscillations have a major role in determining the cortical state and thus information processing.

الگوی شلیک نورون ‌های TC و TRN و نوسانات تالاموکورتیکال نقش عمده ای در تعیین وضعیت قشر مغز و در نتیجه پردازش اطلاعات دارند.

Tonic- Versus Burst-Firing Modes

حالت‌‌های تونیک- در مقایسه با حالت ‌های شلیک انفجاری

Both TC and TRN neurons display two types of firing mode: tonic and bursting (Figure 26.6). Tonic firing is mediated by sodium (Na+) spike trains that allow TC cells to respond in a linear fashion to their inputs and reliably transmit information to the cortex. Tonic firing typically occurs during wakefulness and rapid eye movement (REM) sleep. Bursting is mediated by large-amplitude low-threshold calcium (Ca2+) spikes (LTS) crowned by high-frequency Na+ spikes. The LTS are generated by Cav3 (T-type) channels that are recruited at hyperpolarized membrane potentials. Thalamocortical neurons express Cav 3.1 channels, whereas TRN neurons express Cav 3.3 channels. The majority of these T-channels are located in the soma, and their recruitment and spatial distribution leads to transient increases in intracellular Ca2+ throughout the somatodendritic tree. This results in activation of small-conductance calcium- dependent potassium channels (SK) and thus a prominent afterhyperpolarization following each LTS. In TC neurons a modest hyperpolarization to just 5-10 mV below normal resting potential (about 60mV) results in a switch from tonic- to burst-firing mode. This level of hyperpolarization de-inactivates Cav3 channels so that depolarizing stimuli elicit a LTS lasting 20-70 milliseconds, supporting a burst of action potentials.

هر دو نورون TC و TRN دو نوع حالت شلیک را نشان می‌دهند: تونیک و انفجار (شکل ۲۶.۶). شلیک تونیک توسط قطار‌های سنبله سدیم (Na+) انجام می‌شود که به سلول ‌های TC اجازه می‌دهد به شکل خطی به ورودی ‌های خود پاسخ دهند و به طور قابل اعتماد اطلاعات را به قشر مغز منتقل کنند. شلیک تونیک معمولاً در خواب بیداری و حرکت سریع چشم (REM) اتفاق می‌افتد. انفجار بوسیله سنبله ‌های کلسیم آستانه پایین (Ca2+) (LTS) با دامنه وسیع که توسط سنبله ‌های Na+ با فرکانس بالا تاج گذاری می‌شود. LTS توسط کانال ‌های Cav3 (نوع T) تولید می‌شود که در پتانسیل ‌های غشایی هیپرپلاریزه به کار گرفته می‌شوند. نورون ‌های تالاموکورتیکال کانال ‌های Cav 3.1 را بیان می‌کنند، در حالی که نورون ‌های TRN کانال ‌های Cav 3.3 را بیان می‌کنند. اکثر این کانال ‌های T در سوما قرار دارند و استخدام و توزیع فضایی آن‌ها منجر به افزایش گذرا در Ca2 + داخل سلولی در سراسر درخت سوماتودندریتیک می‌شود. این منجر به فعال شدن کانال ‌های پتاسیم وابسته به کلسیم با رسانایی کوچک (SK) و در نتیجه پس از هیپرپلاریزاسیون برجسته پس از هر LTS می‌شود. در نورون‌‌های TC، یک هیپرپلاریزاسیون متوسط ​​به ۵-۱۰ میلی ولت کمتر از پتانسیل استراحت طبیعی (حدود ۶۰ میلی ولت) منجر به تغییر حالت تونیک به حالت شلیک انفجاری می‌شود. این سطح از ‌هایپرپلاریزاسیون کانال‌‌های Cav3 را غیرفعال می‌کند، به طوری که محرک‌‌های دپلاریزه‌کننده یک LTS به‌مدت ۲۰ تا ۷۰ میلی‌ثانیه را برمی‌انگیزد و از پتانسیل‌‌های عملی پشتیبانی می‌کند.

Role of TRN-TC Interactions in Setting the Firing Patterns in the Thalamus

نقش تعاملات TRN-TC در تنظیم الگو‌های شلیک در تالاموس

The intrinsic properties and synaptic actions of TRN neurons contribute to the time course of inhibition of TC neurons and thus to their gradual shift from tonic to burst mode. During tonic spike firing, GABA released from TRN neurons activates synaptic GABA RS producing fast, phasic inhibition in TC neurons. During burst firing, GABA released from terminals of TRN neurons spills over and activates extrasynaptic GABA RS and GABA RS in TC neurons, resulting in large and prolonged inhibitory postsynaptic currents that promote de-inactivation of T-type channels, leading to reverberating TC-TRN-TC oscillations. Burst firing occurs typically during “inactive” states such as NREM sleep. However, compared to tonic firing, burst firing provides higher reliability of signal transmission, as it is less sensitive to noise and more effective to trigger responses in some neocortical neurons, thereby pro- viding an “alert” signal in response to a novel, unexpected stimulus.

خواص ذاتی و اعمال سیناپسی نورون ‌های TRN به دوره زمانی م‌هار نورون ‌های TC و در نتیجه تغییر تدریجی آن‌ها از حالت تونیک به حالت انفجاری کمک می‌کند. در طی شلیک اسپایک تونیک، GABA آزاد شده از نورون‌‌های TRN، GABA RS سیناپسی را فعال می‌کند که بازداری سریع و فازیک در نورون‌‌های TC ایجاد می‌کند. در حین شلیک انفجاری، گابا آزاد شده از پایانه ‌های نورون ‌های TRN بر روی آن می‌ریزد و GABA RS و GABA RS خارج سیناپسی را در نورون ‌های TC فعال می‌کند، و در نتیجه جریان ‌های پس سیناپسی بازدارنده بزرگ و طولانی ای ایجاد می‌کند که باعث غیرفعال شدن کانال ‌های نوع T می‌شود و منجر به بازتاب TC-TRN می‌شود. -نوسانات TC شلیک انفجاری معمولاً در حالت ‌های “غیر فعال” مانند خواب NREM رخ می‌دهد. با این حال، در مقایسه با شلیک تونیک، شلیک انفجاری قابلیت اطمینان بالاتری را برای انتقال سیگنال فراهم می‌کند، زیرا نسبت به نویز حساسیت کمتری دارد و برای تحریک پاسخ‌‌ها در برخی از نورون‌‌های نئوکورتتیکال مؤثرتر است، در نتیجه سیگنال «هشدار» را در پاسخ به یک سیگنال جدید و محرک غیرمنتظره ارائه می‌کند.

Pacemaker Activity of Thalamic Neurons

فعالیت پیس میکر نورون ‌های تالاموس

Whereas modest hyperpolarization to just 5-10 mV below normal resting potential allows the TC neurons to switch from a tonic- to burst-firing mode in response to GABAergic input from the TRN, further membrane po- tential hyperpolarization to~-80 mV leads to autonomous rhythm generation characterized by periodic LTS at frequencies of 1-2 Hz. This intrinsic (pacemaker) oscillation results from the interaction between the low-threshold currents mediated by Ca 3 channels and a cation current mediated by hyperpolarization-activated, cyclic nucleotide-gated (HCN) channels followed by activation of Ca2+-activated K+ channels.

در حالی که ‌هایپرپلاریزاسیون متوسط ​​به ۵-۱۰ میلی ولت کمتر از پتانسیل استراحت طبیعی به نورون ‌های TC اجازه می‌دهد تا در پاسخ به ورودی GABAergic از TRN از حالت تونیک به حالت انفجاری سوئیچ کنند، هیپرپلاریزاسیون بالقوه بیشتر غشاء به ~۸۰ میلی ولت منجر می‌شود. تولید ریتم مستقل که با LTS دوره ای در فرکانس ‌های ۱-۲ هرتز مشخص می‌شود. این نوسان ذاتی (پیس میکر) ناشی از برهمکنش بین جریان ‌های آستانه پایین با واسطه کانال ‌های Ca 3 و جریان کاتیونی با واسطه کانال ‌های نوکلئوتیدی حلقوی (HCN) فعال شده با هیپرپلاریزاسیون و به دنبال آن فعال شدن کانال ‌های K+ فعال شده با Ca2+ است.

EXTRATHALAMIC INPUTS REGULATING
THALAMIC ACTIVITY

ورودی ‌های خارج از تالامیک تنظیم کننده فعالیت تالاموس

The firing of TC neurons is controlled not only by their reciprocal interactions with the TRN and descending modulatory inputs from the CT neurons of layer 6 of the cerebral cortex but also by inputs originating from cholinergic and monoaminergic groups and extrathalamic GABAergic neurons (Figure 26.7).

شلیک نورون‌‌های TC نه تن‌ها با برهمکنش‌‌های متقابل آن‌ها با TRN و ورودی‌‌های تعدیلی نزولی از نورون‌‌های CT لایه ۶ قشر مغز، بلکه توسط ورودی‌‌هایی که از گروه‌‌های کولینرژیک و مونوآمینرژیک و نورون‌‌های GABAergic خارج تالاموس نشات می‌گیرند، کنترل می‌شود (شکل ۲۶).

شکل 26.6 اثرات ورودی های شبکه تالاموس بر نورون های تالاموکورتیکال

FIGURE 26.6 Effects of thalamic reticular inputs on thalamocortical neurons.
At the TRN-TC synapse, GABA can activate three different types of receptors, including synaptic GABAA receptors (GABAA Rs) containing α۱β۲γ۲ subunits driving fast, phasic inhibition in TC neurons; GABA that escapes uptake from astrocytes activates extrasynaptic GABAA Rs (containing α۴β۲δ subunits); and GABAB RS receptors located up to tens of microns away from TRN synapses. Activation of extrasynaptic GABA, and particularly GABA receptors results in large and prolonged inhibitory postsynaptic currents. Thalamic neurons display two types of firing mode: tonic and bursting. Tonic spiking consists of trains of sodium (Na+) spikes and typically occurs during wakefulness and rapid eye movement (REM) sleep. A burst is a large-amplitude low-threshold calcium (Ca2+) spike (LTS) crowned by high-frequency Na+ spikes. The LTS are generated by Cav 3 (T-type) channels that are recruited at hyperpolarized membrane potentials. The transient increases in intracellular Ca2+ results in activation of small- conductance calcium-dependent potassium channels (SKS) and thus a prominent afterhyperpolarization following each LTS, limiting the bursts to a precise duration. In TC neurons a modest hyperpolarization to just 5-10 mV below normal resting potential (about -60mV) results in a switch from tonic to burst-firing mode. During burst firing, GABA released from terminals of TRN neurons spills over and activates extrasynaptic GABAA RS and more distant GABAB receptors in TC neurons, resulting in large and prolonged inhibitory postsynaptic currents that promote de-inactivation of T-type channels in these cells, leading to reverberating TC-TRN-TC oscillations.

شکل ۲۶.۶ اثرات ورودی ‌های شبکه تالاموس بر نورون ‌های تالاموکورتیکال. در سیناپس TRN-TC، گابا می‌تواند سه نوع گیرنده مختلف، از جمله گیرنده‌‌های GABAA سیناپسی (GABAA Rs) حاوی زیرواحد‌های α۱β۲γ۲ را فعال کند که باعث م‌هار سریع و فازیک در نورون‌‌های TC می‌شود. گابا که از جذب آستروسیت ‌ها فرار می‌کند، Rs گاباآ خارج سیناپسی (حاوی زیر واحد‌های α۴β۲δ) را فعال می‌کند. و گیرنده‌‌های GABAB RS تا ده‌‌ها میکرون دور از سیناپس‌‌های TRN قرار دارند. فعال شدن GABA خارج سیناپسی و به ویژه گیرنده ‌های GABA منجر به جریان ‌های بازدارنده بزرگ و طولانی پس سیناپسی می‌شود. نورون ‌های تالاموس دو نوع حالت شلیک را نشان می‌دهند: تونیک و انفجار. اسپیکینگ تونیک از قطار‌های نوک سدیم (Na+) تشکیل شده است و معمولاً در خواب بیداری و حرکت سریع چشم (REM) رخ می‌دهد. انفجار یک سنبله کلسیم آستانه پایین (Ca2+) (LTS) با دامنه وسیع است که توسط سنبله‌‌های Na+ با فرکانس بالا تاج می‌گیرد. LTS توسط کانال ‌های Cav 3 (نوع T) تولید می‌شود که در پتانسیل ‌های غشایی هیپرپلاریزه به کار گرفته می‌شوند. افزایش گذرا در Ca2 داخل سلولی منجر به فعال شدن کانال‌‌های پتاسیم وابسته به کلسیم با رسانایی کوچک (SKS) می‌شود و در نتیجه پس از هیپرپولاریزاسیون برجسته پس از هر LTS، انفجار‌ها را به مدت زمان دقیق محدود می‌کند. در نورون‌‌های TC، یک هیپرپلاریزاسیون متوسط ​​به ۵-۱۰ میلی ولت کمتر از پتانسیل استراحت طبیعی (حدود -۶۰ میلی ولت) منجر به تغییر حالت تونیک به حالت انفجاری می‌شود. در طول شلیک انفجاری، گابا آزاد شده از پایانه ‌های نورون ‌های TRN بر روی آن ریخته می‌شود و گیرنده ‌های گاباآ RS خارج سیناپسی و گیرنده ‌های گاباب دورتر در نورون ‌های TC را فعال می‌کند و در نتیجه جریان ‌های پس سیناپسی بازدارنده بزرگ و طولانی ای ایجاد می‌کند که باعث غیرفعال شدن کانال ‌های نوع T در این سلول ‌ها می‌شود. به نوسانات طنین انداز TC-TRN-TC.

Effect of Cholinergic and Monoaminergic Neuromodulatory Systems

تأثیر سیستم‌‌های عصبی تعدیل‌کننده کولینرژیک و مونوآمینرژیک

The thalamus receives modulatory cholinergic and monoaminergic inputs from several sources. (9) These projections are particularly dense in the midline and intralaminar thalamic nuclei. Cholinergic inputs originate primarily from the pedunculopontine tegmental and laterodorsal tegmental nuclei. Acetylcholine excites TC neurons via both nicotinic and M1 muscarinic receptors and hyper-polarizes TRN neurons via M2 receptors. Monoaminergic inputs originate from noradrenergic neurons of the locus coeruleus, serotonergic neurons of the dorsal raphe, dopaminergic neurons of the ventral tegmental area, and histaminergic neurons of the tuberomammillary nucleus. As in other areas, monoamines exert complex effects both on TC and TRN neurons via a variety of presynaptic and postsynaptic receptors. The modulation of excitability of TC and TRN neurons by cholinergic and monoaminergic inputs affects the firing patterns in the thalamus and strongly influence the cortical states. During NREM sleep, reduced of cholinergic-mediated depolarization of TC neurons promotes the deactivation of T-channels and thus the probability of TC neurons to switch from the tonic to burst firing in response to GABAergic inputs from the TRN.  

تالاموس ورودی ‌های کولینرژیک و مونوآمینرژیک تعدیلی را از چندین منبع دریافت می‌کند. (۹) این برجستگی ‌ها به ویژه در خط میانی و هسته ‌های تالاموس داخل لامینار متراکم هستند. ورودی‌‌های کولینرژیک عمدتاً از هسته‌‌های تگمنتال پدانکولوپونتین و تگمنتال لاترودورسال منشأ می‌گیرند. استیل کولین نورون ‌های TC را از طریق گیرنده ‌های نیکوتینی و موسکارینی M1 تحریک می‌کند و نورون ‌های TRN را از طریق گیرنده ‌های M2 قطبی می‌کند. ورودی‌‌های مونوآمینرژیک از نورون‌‌های نورآدرنرژیک لوکوس سرولئوس، نورون‌‌های سروتونرژیک رافه پشتی، نورون‌‌های دوپامینرژیک ناحیه تگمنتال شکمی‌و نورون‌‌های هیستامینرژیک هسته توبرومامیلاری منشاء می‌گیرند. مانند سایر مناطق، مونوآمین ‌ها اثرات پیچیده ای بر روی نورون ‌های TC و TRN از طریق انواع گیرنده ‌های پیش سیناپسی و پس سیناپسی اعمال می‌کنند. مدولاسیون تحریک پذیری نورون ‌های TC و TRN توسط ورودی ‌های کولینرژیک و مونوآمینرژیک بر الگو‌های شلیک در تالاموس تأثیر می‌گذارد و به شدت بر حالات قشر مغز تأثیر می‌گذارد. در طول خواب NREM، کاهش دپلاریزاسیون با واسطه کولینرژیک نورون ‌های TC باعث غیرفعال شدن کانال ‌های T و در نتیجه احتمال تغییر نورون ‌های TC از تونیک به شلیک انفجاری در پاسخ به ورودی ‌های GABAergic از TRN می‌شود.

شکل 26.7 ورودی های خارج تالاموسی که فعالیت تالاموس را تنظیم می کنند

FIGURE 26.7 Extrathalamic inputs regulating thalamic activity.
Activity in thalamic nuclei is affected by local inhibitory interneurons and, particularly, by strong influence from extrathalamic GABAergic inputs. Furthermore, the activity of both the TC and TRN neurons is modulated in a behavioral state-dependent manner by inputs from cholinergic and monoaminergic cell groups. Extrathalamic GABAergic inputs originate from the output nuclei of the basal ganglia including the globus pallidus pars interna (GPI), substantia nigra pars reticulata (SNr) and ventral pallidum; and pontine reticular formation as well as zona incerta and anterior pretectal nucleus (not shown). Modulatory cholinergic inputs from the pedunculopontine nucleus (PPT) and laterodorsal tegmental nucleus (LDT) and monoaminergic systems such as the locus coeruleus (LC) are particularly dense in the midline and intralaminar thalamic nuclei. ACh, acetylcholine; NE, norepinephrine.

شکل ۲۶.۷ ورودی ‌های خارج تالاموسی که فعالیت تالاموس را تنظیم می‌کنند. فعالیت در هسته‌‌های تالاموس تحت‌تاثیر نورون‌‌های بازدارنده موضعی و به‌ویژه تأثیر قوی از ورودی‌‌های GABAergic خارج تالاموس قرار می‌گیرد. علاوه بر این، فعالیت نورون‌‌های TC و TRN به شیوه‌ای وابسته به حالت رفتاری توسط ورودی‌‌های گروه‌‌های سلولی کولینرژیک و مونوآمینرژیک تعدیل می‌شود. ورودی‌‌های GABAergic Extrathalamic از هسته‌‌های خروجی عقده‌‌های قاعده‌ای شامل globus pallidus pars interna (GPI)، substantia nigra pars reticulata (SNr) و pallidum شکمی‌منشأ می‌گیرند. و تشکیل رتیکولار پونتین و همچنین زونا اینسرتا و هسته پرتکتال قدامی‌(نمایش داده نشده است). ورودی‌‌های کولینرژیک تعدیلی از هسته پدانکولوپونتین (PPT) و هسته تگمنتال لاترودورسال (LDT) و سیستم‌‌های مونوآمینرژیک مانند لوکوس سرولئوس (LC) به ویژه در خط میانی و هسته‌‌های تالاموس داخل لایه‌ای متراکم هستند. ACH، استیل کولین؛ NE، نوراپی نفرین.





کپی بخش یا کل این مطلب «آینده‌‌نگاران مغز» تن‌ها با کسب مجوز مکتوب امکان‌پذیر است. 


» کتاب علوم اعصاب برای پزشکان بالینی
»» ادامه فصل 


» کتاب علوم اعصاب برای پزشکان بالینی
»» فصل بعد: چرخه خواب و بیداری و ریتم های شبانه روزی


» »  کتاب علوم اعصاب برای پزشکان بالینی
»» تمامی کتاب

امتیاز نوشته:

میانگین امتیازها: ۵ / ۵. تعداد آراء: ۱

اولین نفری باشید که به این پست امتیاز می‌دهید.

داریوش طاهری

اولیــــــن نیستیــم ولی امیـــــد اســــت بهتـــرین باشیـــــم...!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا