Relè e superiore

Biologia delle comunicazioni volume 5, numero articolo: 1187 (2022) Citare questo articolo

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Quasi tutti i processi funzionali nella corteccia dipendono fortemente dalle interazioni talamiche. Tuttavia, in termini di interazioni funzionali con la corteccia cerebrale, i nuclei del talamo umano costituiscono ancora in parte una terra incognita. Pertanto, per una comprensione più profonda della cooperazione talamico-corticale, è essenziale sapere come i diversi nuclei talamici sono associati alle reti corticali. Il presente lavoro esamina la connettività specifica della rete e la mappatura topica correlata ai compiti delle aree corticali con il talamo. Lo studio rileva che il relè e i nuclei talamici di ordine superiore mostrano un'associazione funzionale intrecciata con diverse reti corticali. Inoltre, lo studio indica che i nuclei talamici specifici del relè non sono coinvolti solo nel comportamento specifico del relè, ma anche in funzioni di ordine superiore. Lo studio arricchisce la nostra comprensione delle interazioni tra le reti corticali su larga scala e il talamo, che potrebbero interessare un pubblico più ampio nel campo delle neuroscienze e della ricerca clinica.

I nuclei del talamo e le regioni corticali formano complessi anelli di connettività interfusi. Successivamente, questi circuiti svolgono un ruolo vitale nell'elaborazione corticale instradando segnali e legandosi temporalmente alle aree corticali per calcoli sensoriali, feedback corticale1,2,3,4, regolazione dell'eccitazione subcorticale e corticale specifica per la frequenza5 e controllo delle dinamiche corticali ricorrenti6. I cicli ricorrenti talamici continui raggiungono una codifica predittiva per diversi stati cerebrali, che funzionano come un orologio utilizzando modelli di burst periodici e oscillazioni bloccate7. Di conseguenza, molti studi dimostrano un coinvolgimento talamico nelle funzioni motorie, sensoriali, limbiche, cognitive e di ordine superiore, tra cui coscienza, memoria di lavoro, eccitazione e attenzione8,9,10,11. Pertanto, una comprensione approfondita delle funzioni cerebrali richiede approfondimenti dettagliati sul sistema cortico-talamico, che può fungere da potenziale biomarcatore per la diagnosi di disturbi mentali e psichiatrici. Una comprensione così più dettagliata delle interazioni cortico-talamiche può essere utile anche per la stimolazione cerebrale profonda e altri approcci interventistici. Ad oggi siamo ancora in uno stato iniziale di comprensione dei dettagli delle interazioni cortico-talamiche negli esseri umani.

La risonanza magnetica funzionale a riposo costituisce uno strumento potente e ampiamente utilizzato per esaminare indirettamente la fluttuazione spontanea dell'attività neuronale del cervello umano utilizzando il contrasto dipendente dal livello di ossigeno nel sangue in assenza di compiti12,13,14,15. L'estensione spaziale di tali reti funzionali in stato di riposo (RSN) può essere mappata trovando correlazioni spazio-temporali tra diverse aree corticali16. La fMRI in stato di riposo è stata applicata con successo per determinare un numero crescente di reti corticali17,18. Inoltre, è stato dimostrato che la maggior parte degli RSN sono continuamente e dinamicamente attivi anche a riposo e che esiste una corrispondenza spaziale tra le reti di connettività comportamentali e quelle derivate dal riposo18,19. In un articolo fondamentale, Smith et al.12 hanno rivelato una corrispondenza comportamentale dominio-specifica delle aree corticali con le proprietà spazio-temporali di 10 diversi RSN.

Tuttavia, le connessioni funzionali cortico-corticali intatte richiedono il talamo. Pertanto, l’RSN determinato a livello corticale trasmette solo informazioni parziali e non riesce a fornire un quadro completo di come le reti funzionali agiscono come un sistema nel cervello. Diversi studi hanno esaminato la partecipazione talamica alle reti funzionali20,21,22,23,24,25,26,27, durante l'esecuzione del compito 28-31 e nel resto28,29. Tuttavia, le analisi talamiche affrontano sempre una particolare difficoltà, poiché le loro suddivisioni strutturali non possono essere distinte in modo soddisfacente con l'imaging in vivo. Di conseguenza, la definizione di nuclei e gruppi di nuclei si basa prevalentemente su studi istologici e sperimentali30,31,32, e manca ancora un'attribuzione funzionale a diversi domini comportamentali.