El tálamo ( pl.: tálamos ; del griego θάλαμος , "cámara") es una gran masa de materia gris en la pared lateral del tercer ventrículo que forma la parte dorsal del diencéfalo (una división del prosencéfalo ). Las fibras nerviosas se proyectan desde el tálamo hacia la corteza cerebral en todas direcciones, conocidas como radiaciones talamocorticales , lo que permite intercambios de información tipo centro . Tiene varias funciones, como la transmisión de señales sensoriales y motoras a la corteza cerebral [ 1 ] [ 2 ] y la regulación de la conciencia , el sueño y el estado de alerta . [ 3 ] [ 4 ]
Anatómicamente, los tálamos son estructuras simétricas paramedianas (izquierda y derecha) dentro del cerebro de los vertebrados , situadas entre la corteza cerebral y el mesencéfalo . Se forman durante el desarrollo embrionario como el principal producto del diencéfalo, como lo reconoció por primera vez el embriólogo y anatomista suizo Wilhelm His Sr. en 1893. [ 5 ]
Anatomía
Los tálamos son estructuras pareadas de sustancia gris de aproximadamente cuatro centímetros de longitud y apariencia ovoide, [ 6 ] ubicadas en el prosencéfalo , que es superior al mesencéfalo , cerca del centro del cerebro, con fibras nerviosas que se proyectan hacia la corteza cerebral en todas direcciones. De hecho, casi todas las neuronas talámicas (con la notable excepción del núcleo reticular talámico [ 7 ] ) se proyectan a la corteza cerebral, y se ha encontrado que todas las regiones de la corteza estudiadas hasta ahora inervan el tálamo. [ 8 ]
Cada uno de los tálamos puede subdividirse en al menos 30 núcleos , lo que da un total de al menos 60 para el "tálamo completo". [ 4 ] [ 9 ]
Las estimaciones del volumen del "tálamo completo" varían. Un estudio post mortem de 10 personas con una edad promedio de 71 años encontró un volumen promedio de 13,68 cm³.[ 10 ] En un estudio de resonancia magnética de 12 hombres sanos con una edad promedio de 17 años, las exploraciones mostraron un volumen medio del "tálamo completo" de 8,68 cm. [ 11 ]
La superficie medial del tálamo constituye la parte superior de la pared lateral del tercer ventrículo y está conectada a la superficie correspondiente del tálamo opuesto mediante una banda gris aplanada, la adhesión intertalámica .
La parte lateral del tálamo es el neotálamo , la parte filogenéticamente más reciente del tálamo, que incluye los núcleos laterales , los núcleos pulvinares y los núcleos geniculados medial y lateral . [ 12 ] [ 13 ]
La superficie del tálamo está cubierta por dos capas de sustancia blanca : el estrato zonal cubre la superficie dorsal y la lámina medular externa cubre la superficie lateral. (Este estrato zonal no debe confundirse con el estrato zonal del colículo superior ). La sustancia gris del tálamo está dividida por una lámina medular interna en forma de Y que divide los núcleos en grupos anterior, medial y lateral. [ 14 ] [ 15 ] [ 6 ]
Los derivados del diencéfalo incluyen el epitálamo, ubicado dorsalmente (esencialmente la habénula y sus anexos), y el peritálamo (pretálamo), que contiene la zona incierta y el núcleo reticular talámico. Debido a sus diferentes orígenes ontogenéticos , el epitálamo y el peritálamo se distinguen formalmente del tálamo propiamente dicho. El metatálamo está formado por los núcleos geniculado lateral y geniculado medial. [ 16 ] [ 17 ]
El tálamo comprende un sistema de láminas (compuestas por fibras mielinizadas ) que separan diferentes subpartes talámicas. Otras áreas se definen por grupos distintos de neuronas , como el núcleo periventricular , los elementos intralaminares, el núcleo limitante y otros. [ 18 ] Estas últimas estructuras, diferentes en estructura de la mayor parte del tálamo, se han agrupado en el alotálamo en contraposición al isotálamo . [ 19 ] Esta distinción simplifica la descripción global del tálamo.


Núcleos talámicos


La subdivisión principal del tálamo en grupos de núcleos es la trisección de cada tálamo (izquierdo y derecho) por una lámina medular interna en forma de Y. Esta trisección divide cada tálamo en grupos de núcleos anterior , medial y lateral. [ 9 ] El grupo medial se subdivide en el núcleo dorsomedial y el grupo de la línea media . El grupo lateral se subdivide en ventral , pulvinar , dorsomedial lateral , dorsomedial posterior y metatálamo. El grupo ventral se subdivide a su vez en ventral anterior , ventral lateral y ventral posterior .
La lámina medular interna se subdivide en núcleos intralaminares . Otras estructuras son el núcleo reticular (que envuelve el tálamo lateral), el estrato zonal, [ 20 ] y la adhesión intertalámica . [ 21 ]
La combinación de estos principios de división da como resultado la siguiente jerarquía, la cual está sujeta a muchas subdivisiones adicionales. [ 22 ]
- grupo anterior
- grupo medial
- núcleo dorsomedial
- grupo de la línea media
- grupo lateral
- grupo ventral
- grupo anterior ventral
- grupo lateral ventral
- grupo posterior ventral
- grupo pulvinar
- núcleo dorsal lateral
- núcleo posterior lateral
- metatálamo
- núcleo geniculado lateral
- núcleo geniculado medial
- grupo ventral
- grupo intralaminar
- núcleo reticular
- estrato zonal
- adhesión intertalámica
El término "grupo nuclear lateral" se utiliza con dos significados. Puede referirse tanto al conjunto completo de núcleos en el tercio lateral de la trisección por la lámina, como al subconjunto que excluye el grupo ventral y los núcleos geniculados. [ 23 ] [ 24 ]
suministro de sangre
El tálamo recibe irrigación sanguínea de varias arterias: la arteria polar ( arteria comunicante posterior ), las arterias talámico-subtalámicas paramedianas, las arterias inferolaterales (talamogeniculadas) y las arterias coroideas posteriores (medial y lateral) . [ 25 ] [ 26 ] Todas estas son ramas de la arteria cerebral posterior . [ 9 ] [ 27 ]
Algunas personas presentan la arteria de Percheron , una rara variación anatómica en la que un único tronco arterial surge de la arteria cerebral posterior para irrigar ambas partes del tálamo.
Conexiones

El tálamo tiene muchas conexiones con el hipocampo a través del tracto mamilotalámico . Este tracto comprende los cuerpos mamilares y el fórnix . [ 28 ]
El tálamo está conectado a la corteza cerebral a través de las radiaciones talamocorticales . [ 29 ]
El tracto espinotalámico es una vía sensorial que se origina en la médula espinal. Transmite información al tálamo sobre el dolor, la temperatura, el picor y el tacto grueso . Consta de dos partes principales: el tracto espinotalámico lateral , que transmite el dolor y la temperatura, y el tracto espinotalámico anterior (o ventral) , que transmite el tacto grueso y la presión.
Función
El tálamo tiene múltiples funciones y generalmente se cree que actúa como una estación de relevo o centro de conexión , transmitiendo información entre diferentes áreas subcorticales y la corteza cerebral. [ 30 ] En particular, cada sistema sensorial (con la excepción del sistema olfativo ) incluye un núcleo talámico que recibe señales sensoriales y las envía al área cortical primaria asociada. [ 31 ] [ 32 ]
Por ejemplo, en el sistema visual, las señales de la retina se envían al núcleo geniculado lateral del tálamo, que a su vez proyecta a la corteza visual en el lóbulo occipital . [ 33 ] De manera similar, el núcleo geniculado medial actúa como un relé auditivo clave entre el colículo inferior del mesencéfalo y la corteza auditiva primaria . El núcleo ventral posterior es un relé somatosensorial clave que envía información táctil y propioceptiva a la corteza somatosensorial primaria . En roedores, la información propioceptiva de los movimientos de la cabeza y los bigotes se integra ya a nivel talámico. [ 34 ]
Se cree que el tálamo procesa la información sensorial y también la transmite; cada una de las áreas primarias de relevo sensorial recibe fuertes conexiones de retroalimentación de la corteza cerebral. [ 35 ]
El tálamo también desempeña un papel importante en la regulación de los estados de sueño y vigilia . [ 36 ] Los núcleos talámicos tienen fuertes conexiones recíprocas con la corteza cerebral, formando circuitos talamocorticotalámicos que se cree que están involucrados con la conciencia . [ 37 ] [ 38 ] El tálamo desempeña un papel fundamental en la regulación de la excitación, el nivel de conciencia y la actividad. El daño al tálamo puede provocar un coma permanente . [ 39 ]
Se reconoce el papel del tálamo en las regiones palidal y nigral más anteriores en las alteraciones del sistema de los ganglios basales , pero aún se comprende poco. La contribución del tálamo a las funciones vestibulares o tectales se ignora casi por completo. Se ha considerado al tálamo como un "relevo" que simplemente reenvía señales a la corteza cerebral. Investigaciones más recientes sugieren que la función talámica es más selectiva. [ 40 ] Muchas funciones diferentes están vinculadas a diversas regiones del tálamo. Este es el caso de muchos de los sistemas sensoriales (excepto el sistema olfativo), como los sistemas auditivo , somático , visceral , gustativo y visual, donde las lesiones localizadas provocan déficits sensoriales específicos. Un papel fundamental del tálamo es el soporte de los sistemas motor y del lenguaje, y gran parte de los circuitos implicados en estos sistemas son compartidos.
El tálamo está conectado funcionalmente al hipocampo [ 41 ] como parte del sistema hipocampal extendido en los núcleos anteriores del tálamo. [ 42 ] Con respecto a la memoria espacial y los datos sensoriales espaciales, son cruciales para la memoria de eventos episódicos humanos. [ 43 ] [ 44 ] La conexión de la región talámica con el lóbulo temporal medial proporciona diferenciación del funcionamiento de la memoria de recuerdo y de familiaridad. [ 28 ]
Los procesos de información neuronal necesarios para el control motor se propusieron como una red que involucra al tálamo como un centro motor subcortical. [ 45 ] A través de investigaciones de la anatomía de los cerebros de primates [ 46 ] la naturaleza de los tejidos interconectados del cerebelo a las múltiples cortezas motoras sugirió que el tálamo cumple una función clave al proporcionar los canales específicos desde los ganglios basales y el cerebelo a las áreas motoras corticales. [ 47 ] [ 48 ] En una investigación de la respuesta motora sacádica y antisacádica [ 49 ] en tres monos, se encontró que las regiones talámicas estaban involucradas en la generación del movimiento ocular antisacádico (es decir, la capacidad de inhibir el movimiento balístico reflejo de los ojos en la dirección de un estímulo presentado). [ 50 ]
Investigaciones recientes sugieren que el tálamo mediodorsal (MD) podría desempeñar un papel más amplio en la cognición. Específicamente, el tálamo mediodorsal podría "amplificar la conectividad (fuerza de señalización) de los circuitos de la corteza apropiados para el contexto actual y, por lo tanto, contribuir a la flexibilidad (del cerebro de los mamíferos) para tomar decisiones complejas al conectar las numerosas asociaciones de las que dependen las decisiones en circuitos corticales débilmente conectados". [ 51 ] Los investigadores descubrieron que "mejorar la actividad del MD magnificaba la capacidad de los ratones para "pensar", [ 51 ] reduciendo en más del 25 por ciento su tasa de error al decidir qué estímulos sensoriales conflictivos seguir para encontrar la recompensa". [ 52 ]
Desarrollo
El complejo talámico está compuesto por el peritálamo (o pretálamo, anteriormente también conocido como tálamo ventral), el organizador medio-diencefálico (que forma posteriormente la zona limitans intrathalamica (ZLI)) y el tálamo (tálamo dorsal). [ 53 ] [ 54 ] El desarrollo del tálamo se puede subdividir en tres etapas. [ 55 ] El tálamo es la estructura más grande que deriva del diencéfalo embrionario , la parte posterior del prosencéfalo situada entre el mesencéfalo y el cerebro.
Desarrollo temprano del cerebro
Tras la neurulación , se induce la etapa temprana de desarrollo ( primordio ) del pretálamo y el tálamo dentro del tubo neural . Datos de diferentes organismos modelo vertebrados respaldan un modelo en el que la interacción entre dos factores de transcripción , Fez y Otx, es de vital importancia. Fez se expresa en el pretálamo, y experimentos funcionales demuestran que Fez es necesario para la formación del pretálamo. [ 56 ] [ 57 ] Posteriormente, OTX1 y OTX2 colindan con el dominio de expresión de Fez y son necesarios para el correcto desarrollo del tálamo. [ 58 ] [ 59 ]
Formación de dominios progenitores
En las primeras etapas del desarrollo talámico se forman dos dominios progenitores: un dominio caudal y un dominio rostral. El dominio caudal da origen a todas las neuronas glutamatérgicas del tálamo adulto, mientras que el dominio rostral da origen a todas las neuronas GABAérgicas del tálamo adulto. [ 60 ]
La formación del organizador medio-diencefálico (OMD)
En la interfaz entre los dominios de expresión de Fez y Otx, el organizador mesodiencefálico (MDO, también llamado organizador ZLI) se induce dentro del primordio talámico . El MDO es el organizador central de señalización en el tálamo. La ausencia de este organizador conlleva la ausencia del tálamo. El MDO madura de ventral a dorsal durante el desarrollo. Los miembros de la familia Sonic hedgehog (SHH) y de la familia Wnt son las principales señales emitidas por el MDO.
Además de su importancia como centro de señalización, el organizador madura hasta convertirse en la estructura morfológica de la zona limitans intrathalamica (ZLI).
Maduración y parcelación del tálamo
Tras su inducción, el MDO comienza a orquestar el desarrollo del primordio talámico mediante la liberación de moléculas de señalización como SHH. [ 61 ] En ratones, la función de la señalización en el MDO no se ha estudiado directamente debido a la ausencia total del diencéfalo en los mutantes de SHH. [ 62 ]
Estudios en pollos han demostrado que SHH es necesario y suficiente para la inducción de genes talámicos. [ 63 ] En el pez cebra , se demostró que la expresión de dos genes SHH, SHH-a y SHH-b (anteriormente descritos como twhh), marcan el territorio del MDO, y que la señalización de SHH es suficiente para la diferenciación molecular tanto del pretálamo como del tálamo, pero no es necesaria para su mantenimiento, y la señalización de SHH desde el MDO/placa alar es suficiente para la maduración del territorio pretalámico y talámico, mientras que las señales ventrales de Shh son prescindibles. [ 64 ]
La exposición a SHH conduce a la diferenciación de las neuronas talámicas. La señalización de SHH desde el MDO induce una onda de expresión posterior a anterior del gen proneural Neurogenin1 en la parte principal (caudal) del tálamo, y Ascl1 (anteriormente Mash1) en la estrecha franja restante de células talámicas rostrales inmediatamente adyacente al MDO, y en el pretálamo. [ 65 ] [ 66 ]
Esta zonificación de la expresión génica proneural conduce a la diferenciación de neuronas de relevo glutamatérgicas a partir de precursores Neurogenin1+ y de neuronas inhibitorias GABAérgicas a partir de precursores Ascl1+. En peces, la selección de estos destinos alternativos de neurotransmisores está controlada por la expresión dinámica de Her6, el homólogo de HES1 . La expresión de este factor de transcripción bHLH similar a hairy , que reprime Neurogenin pero es necesario para Ascl1, se pierde progresivamente del tálamo caudal, pero se mantiene en el pretálamo y en la franja de células talámicas rostrales. Además, estudios en pollos y ratones han demostrado que el bloqueo de la vía Shh conduce a la ausencia del tálamo rostral y a una disminución sustancial del tálamo caudal. El tálamo rostral dará origen principalmente al núcleo reticular, mientras que el tálamo caudal formará el tálamo de relevo y se subdividirá aún más en los núcleos talámicos . [ 55 ]
En humanos, se ha demostrado que una variación genética común en la región promotora del transportador de serotonina (los alelos SERT-largo y -corto: 5-HTTLPR ) afecta el desarrollo de varias regiones del tálamo en adultos. Las personas que heredan dos alelos cortos (SERT-ss) tienen más neuronas y un mayor volumen en el pulvinar y posiblemente en las regiones límbicas del tálamo. El agrandamiento del tálamo proporciona una base anatómica para explicar por qué las personas que heredan dos alelos SERT-ss son más vulnerables a la depresión mayor , el trastorno de estrés postraumático y el suicidio. [ 67 ]
Importancia clínica
Un tálamo dañado por un accidente cerebrovascular puede provocar el síndrome de dolor talámico , [ 68 ] que implica una sensación de ardor o dolor unilateral, a menudo acompañada de cambios de humor . La isquemia bilateral del área irrigada por la arteria paramediana puede causar problemas graves, incluido el mutismo acinético , y estar acompañada de problemas oculomotores . Un concepto relacionado es la disritmia talamocortical . La oclusión de la arteria de Percheron puede provocar un infarto talámico bilateral.
El síndrome de Korsakoff se origina por daño al cuerpo mamilar , al fascículo mamilotalámico o al tálamo. [ 69 ] [ 70 ]
El insomnio familiar fatal es una enfermedad priónica hereditaria en la que se produce una degeneración del tálamo, lo que provoca que el paciente pierda gradualmente la capacidad de dormir y progrese a un estado de insomnio total , que invariablemente conduce a la muerte. Por el contrario, el daño al tálamo puede provocar un coma.
La atrofia del tálamo es un indicador del inicio de la esclerosis múltiple . [ 71 ] [ 72 ]La pérdida de volumen talámico por atrofia también se muestra significativamente en la demencia frontotemporal esporádica , observada en el grosor anterodorsal. [ 73 ]
La microestimulación de la porción posterior del núcleo talámico ventromedial puede utilizarse para evocar dolor, temperatura y sensaciones viscerales. [ 74 ]
Las gemelas siamesas Krista y Tatiana Hogan poseen una conexión talámica única que podría aportar información sobre los fundamentos filosóficos y neurológicos de la conciencia. Se ha argumentado que no existe una prueba empírica que pueda establecer de manera concluyente que, para ciertas sensaciones, las gemelas compartan una experiencia específica en lugar de dos experiencias idénticas. Sin embargo, consideraciones sobre la forma en que el cerebro almacena contenidos conscientes en ubicaciones específicas, junto con las evidentes vías neuronales superpuestas en los cerebros de las gemelas, sugieren que comparten algunas experiencias conscientes. De ser así, las gemelas podrían ofrecer una prueba de concepto sobre cómo las experiencias en general podrían compartirse entre cerebros. [ 75 ] [ 76 ] [ 77 ]
Imágenes adicionales
- Disección de un cerebro humano, mostrando el tálamo. (Vista desde arriba).
El tálamo humano, junto con otras estructuras subcorticales, en un cerebro de vidrio.
El tálamo en una rotación de 360°
Diagrama que muestra los tractos espinotalámicos anterior y lateral dentro de la médula espinal.
Vista dorsal
Sección coronal de los ventrículos laterales y el tercer ventrículo.
Sección sagital media del cerebro de un embrión humano de tres meses.- Sección frontal (coronal) del cerebro humano. El tálamo está etiquetado con el número 10.
- Sección coronal del tálamo
Tálamo izquierdo visto desde la parte posterior dorsal izquierda
Véase también
- receptor 5-HT7
- Krista y Tatiana Hogan : gemelas siamesas con tálamos unidos
- Región no motora del grupo nuclear ventral del tálamo
- Núcleo ventral posterior lateral pars oralis (VPLo), una región del tálamo
- Estimulador talámico
- Talamotomía
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Enlaces externos
- Imágenes de cortes cerebrales teñidos que incluyen el "tálamo" en el proyecto BrainMaps.
- Tálamo
- Sistema motor
- Sistemas sensoriales