Thalamus är en central struktur i diencephalon, belägen mellan hjärnstammen och storhjärnshemisfärerna. Den gränsar medialt till den tredje ventrikeln och inferiort till hypothalamus. Övriga delar av diencephalon inkluderar hypothalamus, subthalamus och epithalamus, som i sin tur innehåller tallkottkörteln (corpus pineale), habenula och comissura posterior.
Thalamus fungerar som en relästation för nästan all sensorisk information (förutom lukt) på väg till hjärnbarken. Signaler bearbetas och sorteras i olika kärnor och skickas vidare till specifika kortikala områden. Den har även förbindelser till motoriska, limbiska och associativa delar av hjärnan, vilket gör den central för perception, rörelse och kognition.
Thalamus delas funktionellt in i olika kärnområden som avgränsas av den interna medullära lamina, ett Y-format band av vit substans som löper genom thalamus och delar den i tre huvuddelar: anteriora, mediala och laterala kärnområden.
De anteriora kärnorna är kopplade till limbiska systemet och spelar en viktig roll i minne och emotion. De mediala kärnorna, särskilt den dorsomediala kärnan, är involverade i kognitiva funktioner och har starka kopplingar till prefrontala cortex. De laterala kärnorna är funktionellt olika: de ventrala kärnorna (till exempel VPL, VPM, VL, VA) hanterar sensorisk och motorisk information, medan de dorsala laterala kärnorna (till exempel pulvinar) har en roll i sensorisk integration och uppmärksamhet.
Dessutom finns intralaminära kärnor i den inre medullära lamina, vilka är involverade i vakenhet och smärtbearbetning, samt retikulära kärnan som ligger lateralt om thalamus och modulerar aktivitet i övriga thalamiska kärnor.
| Zon | Nucleus | Tar emot signaler från | Skickar signaler till | Funktion |
|---|---|---|---|---|
| Anterior | Anterior thalamic nucleus (ATn) | Mamillariska kroppar via mamillo-thalamiska banan | Cingulära cortex | Del av limbiska systemet, viktig för minne och emotion |
| Medial | Mediodorsala nucleus (MDN) | Prefrontala cortex, amygdala | Prefrontala cortex | Emotion, beslutsfattande, arbetsminne |
| Intralaminär | Centromediala nucleus (CMN) | Retikulär formation, spinothalamiska banan | Bred projicering till cortex och striatum | Aktivering, uppmärksamhet, smärtbearbetning |
| Lateral | Lateral geniculate nucleus (LGN) | Retina via tractus opticus | Primär visuell cortex | Visuell signalöverföring |
| Medial geniculate nucleus (MGN) | Inferior colliculus | Primär auditorisk cortex | Auditorisk signalöverföring | |
| Pulvinar | Visuella cortex, superior colliculus | Parietal, temporallob, visuell associationsbark | Sensorisk integration, uppmärksamhet | |
| Ventral posterolateral nucleus (VPL) | DCML och spinothalamiska banan (kropp) | Primär somatosensorisk cortex | Kroppslig somatisk känsel | |
| Ventral posteromedial nucleus (VPM) | Trigeminusnerven och smakbanor (ansikte) | Primär somatosensorisk cortex | Ansiktets somatiska känsel och smak | |
| Ventral anterior nucleus (VA) | Basala ganglier, cerebellum | Premotorisk cortex | Motorisk planering | |
| Ventral lateral nucleus (VL) | Basala ganglier, cerebellum | Motorisk cortex | Motorisk koordination och utförande |
Anterior thalamisk nucleus är central i Papez krets som är viktig för episodiskt minne. Hippocampus är förbunden till mamillariska kropparna via fornix. Från mamillariska kropparna går nervförbindelser vidare till anterior thalamisk nucleus som i sin tur skickar signaler till cingulära gyrus. Därifrån går signaler vidare till entorinalbarken, vilken är kopplad tillbaka till hippocampus. Denna krets är alltså sluten.
Skador på strukturer i denna krets kan bidra till sjukdomstillstånd som Alzheimer, Parkinsons sjukdom och Korsakoffs syndrom.
Mediodorsala nucleus är viktig för sinnesstämning, motivation och drivkraft. Den får signaler från olfaktoriska barken, amygdala och hypothalamus. Dessa signaler integreras och vidarebefordras till prefrontala cortex.
Skador på mediodorsala nucleus kan bidra till Korsakoffs syndrom, som ofta är kopplat till tiaminbrist.
Centromediala nucleus får information från långsamma smärtbanor, särskilt spinothalamiska banan. Smärta aktiverar C-fibrer som transporterar signaler upp längs ryggmärgen till CMN. Därifrån går signalerna vidare till barkområden som inte är helt kartlagda.
CMN tros spela en roll i den känslomässiga bearbetningen av smärta.
I den laterala delen av thalamus ligger flera sensoriska kärnor organiserade framifrån och bakåt. Ventral anterior nucleus (VA) ligger mest anteriort, följt av ventral lateral nucleus (VL). Bakom dessa ligger ventral posterolateral nucleus (VPL) och ventral posteromedial nucleus (VPM). Längst bak i den laterala delen finns pulvinar nucleus. Lateralt utstickande finns även medial geniculate nucleus (MGN) och lateral geniculate nucleus (LGN), som är särskilt specialiserade på hörsel respektive syn.
LGN är specialiserad på visuell bearbetning. Ljus träffar näthinnan och signalerna leds via den optiska nerven till LGN. Därifrån går de vidare till primär visuell cortex i occipitalloben.
MGN ansvarar för hörsel. Ljudsignaler från innerörat korsar till motsatt sida och färdas upp genom den laterala lemniscus till inferior colliculus och vidare till MGN. Därefter skickas signalerna till primär auditorisk cortex i temporalloben.
Pulvinar nucleus tar emot signaler från fyra olika strukturer: MGN, LGN, superior colliculus och inferior colliculus. Den integrerar syn- och hörselintryck och skickar vidare signaler till visuell associationsbark, främst i occipitalloben, där dessa stimuli bearbetas vidare.
VPL får signaler från kroppen via dorsal column medial lemniscus-banan, som förmedlar fin beröring, vibration och proprioception, samt via spinothalamiska banan, som förmedlar smärta, temperatur och tryck. VPL skickar information vidare till primär somatosensorisk bark i parietalloben.
VPM tar emot signaler från ansiktet via den trigeminothalamiska banan, samt från smaknerverna CN VII, IX och X. Dessa går först till nucleus tractus solitarius (NTS) och därifrån via central tegmental tract (CTT) till VPM, som i sin tur skickar signaler till primär somatosensorisk bark.
Se artikel om basala ganglier för mer info om motoriska vägar.
VA är involverad i initiering och planering av rörelse. Motoriska planer från hjärnbarken sänds till de basala ganglierna och därefter tillbaka till cortex via VA. Detta kan ske antingen direkt, indirekt eller via substantia nigra. På så sätt deltar VA i förberedelsen av viljestyrda rörelser.
VL ansvarar för koordination och modulering av motorik. Liksom VA får den signaler från de basala ganglierna. Dessutom tar VL emot proprioceptiv information och balanssignaler från innerörat. Dessa sensoriska signaler bearbetas i cerebellum och sänds vidare via dentate nucleus innan de når VL. På detta sätt integrerar VL olika motoriska och sensoriska signaler för att finjustera rörelse.