De kenmerken en functies van de thalamus

De thalamus is een van de belangrijkste hersenstructuren. Dit komt door de veelheid aan functies. Hier is alles wat je erover moet weten.

Geschreven en geverifieerd door de psycholoog Carolina López De Luis.

Laatste update: 27 december, 2022

De thalamus is een ovale structuur die het dorsale deel van het diencephalon vormt. Het verzendt sensorische input naar de primaire sensorische zones van de cortex. Het is echter meer dan alleen een relaisstation.

De belangrijkste functie van de thalamus is de integratie van sensorische informatie die naar de cortex wordt gestuurd. In feite verzendt het de meeste informatie die de hersenschors bereikt. Bovendien integreert het verschillende zintuiglijke modaliteiten. Het vergemakkelijkt of remt ook projecties naar bepaalde lobben.

De thalamus is essentieel voor het in stand houden van de corticale activiteit. Bovendien is het verantwoordelijk voor het overbrengen van informatie van het cerebellum en het striatum naar de hersenschors.

Het cerebellum en het striatum zijn centra die de dalende motorbanen van de hersenschors moduleren. In feite gaat bijna alle sensorimotorische informatie door de thalamus voordat het zijn bestemming (cortex) bereikt.

De thalamus is georganiseerd in verschillende kernen met verschillende functies. De enige sensorische informatie die niet afkomstig is van de thalamus is olfactorische informatie.

Dit gaat rechtstreeks van de bulbus olfactorius naar de hersenschors. De rest van de zintuigen: smaak, zicht, aanraking en gehoor worden echter vrijgegeven in de kernen van de thalamus. Ze worden dan geprojecteerd op hun eigen overeenkomstige gebieden in de cortex.

De thalamus houdt zich ook bezig met dalende informatie. Met andere woorden, de informatie die de cortex naar andere regio’s stuurt. De belangrijkste functie is het reguleren van sensomotorische projecties. Het is echter ook betrokken bij het functioneren van sommige hogere processen. Bijvoorbeeld geheugen of taal.

De samenstelling van de thalamus

De thalamus maakt deel uit van het diencephalon dat zich aan de basis van de hersenen bevindt, tussen het telencephalon en de hersenstam. Naast de thalamus maken drie andere onderverdelingen deel uit van het diencephalon.

Dit zijn de hypothalamus, de subthalamus en de epithalamus. De thalamus is de grootste van de vier onderverdelingen. Het bestaat uit groepen neuronen die uitsteken naar alle gebieden van de hersenschors.

Vrijwel alle informatie die vanuit de cortex aankomt of daalt, gaat eerst door de thalamus. De kernen van de thalamus zijn georganiseerd rond de medullaire lamina. Deze heeft de vorm van een ‘Y’. Het verdeelt de thalamus in drie delen: anterieur, mediaal en lateraal.

Wat betreft de rol die elk van de kernen speelt, kunnen we ze indelen in:

• Thalamische relaiskernen. Dit zijn tussenliggende verwerkingsstations in de sensorische doorvoer naar de hersenschors. Ze sturen hun projecties naar specifieke delen van de cortex.
• Diffuse projectie. Deze zijn niet-specifiek. Ze sturen geen projecties naar specifieke gebieden.
• Verenigingskernen. Ze maken deel uit van een circuit dat de hersenschors verbindt met subcorticale structuren.

Thalamische-corticale verbindingen

De communicatie tussen de cortex en de thalamus is wederzijds en bidirectioneel. De thalamus bestaat uit projectie-neuronen die met andere gebieden willen communiceren. Bijvoorbeeld de cortex, het cerebellum of de basale ganglia. Daarnaast heeft het ook interneuronen die informatie tussen de kernen van de thalamus sturen. Zo sturen de relaiskernen projecties naar specifieke delen van de cortex.

Elke zintuiglijke modaliteit heeft zijn eigen relaiskern, behalve de reukzin. Sensorische relaiskernen zenden hun signalen uit naar specifieke gebieden van de cortex die zich in de pariëtale, occipitale, temporale en insula-kwabben bevinden. Bovendien ontvangt elke thalamische kern van het sensorische relais projecties van het hersengebied waarnaar het projecteert.

Degenen met diffuse projectie omvatten de intralaminaire groep, de middellijngroep en de reticulaire groep. De eerste twee worden gekenmerkt door het feit dat informatie uit verschillende delen van de hersenen en het ruggenmerg erop samenkomt. Op hun beurt verspreiden ze het naar grote delen van de hersenschors, zonder de grenzen van de corticale gebieden te respecteren.

De thalamus fungeert als een station dat de ontvangen signalen verwerkt en doorgeeft aan de hersenschors. Het fungeert echter ook als een centrum dat de signalen regelt die het bereiken.

De reticulaire kern voert deze functie uit om de corticale activiteit te controleren. Verder is de functie van de thalamus ook cruciaal voor het functioneren van ons centrale zenuwstelsel (CZS). In feite zou elke schade eraan leiden tot verschillende tekorten.

Groepen relais- en diffuse projectiekernen

Er zijn tot 50 kernen geïdentificeerd. Ze worden meestal ingedeeld in vier groepen met betrekking tot de interne medullaire lamina (vezelbundel):

• Voorste. Ze nemen deel aan geheugen en emoties. Ze zijn verbonden met regio’s van de cingulate en frontale cortex.
• Mediaal. Dit zijn drie onderverdelingen. Elk van hen is verbonden met een specifiek gebied van de frontale cortex. Ze ontvangen input van de basale ganglia, de tonsillaire kern en de middenhersenen. Bovendien zijn ze ook betrokken bij het geheugen.
• Ventraal. Deze zijn belangrijk voor de motorische controle. Ze verzenden informatie van het cerebellum en de basale ganglia naar de motorische cortex.
• Achterste. Deze bestaan uit de mediale geniculate, laterale geniculate en pulvinare. Het mediale geniculate is een onderdeel van het auditieve systeem. Het verzendt tonotopisch georganiseerde auditieve informatie naar de temporale kwab. Het laterale geniculate ontvangt informatie van het netvlies. Het stuurt de visuele informatie naar de primaire visuele cortex van de achterhoofdskwab. Ten slotte projecteert de pulvinar naar gebieden van de pariëtale-occipitale-temporele associatie. Dit is meer ontwikkeld bij mensen.

Wat betreft de diffuse projectiekernen, ze bevinden zich in de middellijn van de thalamus of in de medullaire lamina. De intralaminaire kernen projecteren naar limbische structuren. Deze regelen de activering van de cortex. Ze kunnen ook deelnemen aan de integratie van zintuiglijke submodaliteiten. De reticulaire kern regelt de activiteit van andere thalamische kernen op basis van hun controle.

De thalamus is echter niet alleen een eenvoudig relaisstation om naar de neocortex over te gaan. Het is namelijk een complex hersengebied waar een aanzienlijke mate van informatieverwerking mogelijk is.

Het fungeert inderdaad als een bewaker van informatie naar de hersenschors. Bovendien voorkomt of vergemakkelijkt het de doorgang van specifieke informatie, afhankelijk van de bewustzijnsstaat van het individu.

De vele functies van de thalamus

De thalamus is een complexe structuur die gevolgen heeft voor verschillende functies van het centrale zenuwstelsel. Dat zijn bijvoorbeeld:

• Gevoelige functies. Het is verantwoordelijk voor de analyse en integratie van gevoelige functies. Dit kunnen mechanische, thermische en pijnlijke stimuli zijn. Elke schade aan dit gebied kan sensorisch verlies contralateraal van het letsel, paresthesie of thalamische pijn veroorzaken. Bovendien is het op motorisch niveau betrokken bij vrijwillige en onwillekeurige bewegingen en lopen.
• Aandacht. Er is bewijs gevonden met betrekking tot zijn betrokkenheid bij de slaap-waakcyclus en in de mate van bewustzijn.
• Emoties. Het is onder andere verantwoordelijk voor de integratie van viscerale informatie met genegenheid, emoties en gedachten.
• Taal. Het beïnvloedt vooral de motorische aspecten van taal. Schade aan de thalamus kan zelfs naamgevings- of syntactische problemen veroorzaken.
• Geheugen. Er is een duidelijke betrokkenheid van de thalamus bij het anterograde geheugen. Met andere woorden, de vorming van nieuwe herinneringen. Daarnaast werkt het mee aan de tijdelijke organisatie van recente en oude herinneringen. Elke schade houdt verband met ziekten die worden gekenmerkt door geheugenverlies. Bijvoorbeeld bij aandoeningen zoals het Korsakovsyndroom.
• Uitvoerende functie. In zijn projecties naar de prefrontale cortex moduleert het uitvoerende functies, aandacht, initiatief, remming en de temporele organisatie van gedrag.

Zoals je kunt zien, is de rol van de thalamus niet beperkt tot een enkele functie. Het moduleert namelijk inderdaad meerdere sensorische, motorische en zelfs hogere functies.

Daarom kan worden gesteld dat de thalamus een belangrijke rol speelt bij verschillende hersenfuncties. Deze omvatten geheugen, emoties, de slaap-waakcyclus en uitvoerende functies. Bovendien is het ook betrokken bij corticale reacties van alertheid, sensomotorische controle en de verwerking van sensorische informatie.

Letsel aan de thalamus

De thalamus is een grijze kern aan de basis van de hersenen die dient als het snijpunt van meerdere neurale paden. De klinische manifestaties die door thalamische laesies worden veroorzaakt, zijn zeer divers, slecht gesystematiseerd en daarnaast relatief weinig bekend.

Deze laesies reageren op hun beurt vervolgens op meerdere oorzaken. Hier overheerst de vasculaire. Die van metabole, neoplastische, inflammatoire en infectieuze oorsprong vallen echter ook op.

De thalamus integreert somatische, viscerale en visuele informatie met betrekking tot emotionele sensaties en subjectieve toestanden. Bovendien beïnvloedt het de activiteit van de motorische cortex en dient het als een relais naar het bewustzijn.

Daarom kunnen de niveaus van bewustzijn en alertheid, emotionele toon of recente herinnering worden gewijzigd. Daarnaast kunnen er problemen zijn met gevoeligheid en beweging.

Er zijn specifieke pathologieën die rechtstreeks verband houden met schade aan de thalamus. Bijvoorbeeld het Korsakovsyndroom of het syndroom van Dejerine en Roussy. De eerste wordt gekenmerkt door problemen in het anterograde geheugen, verzinsels en hallucinaties. De tweede is te wijten aan intense pijn, voorbijgaande hemiparese en hemiataxie.

Een uitdaging voor de medische professie

Thalamische laesies blijven een uitdaging voor clinici. De belangrijkste reden hiervoor is namelijk dat deze kleine grijze kern een verbindingspunt is tussen verschillende neurale paden. In feite convergeren afferente verbindingen erin en efferente banen dragen vervolgens zenuwimpulsen naar andere structuren van het centrale zenuwstelsel.

Daarom kan een laesie in de thalamus, afhankelijk van het getroffen gebied, en ook de etiologie (infectieus, vasculair, enz.) tot een veelvoud aan gevolgen leiden.

Professionals in het veld (Spaanse link) beweren dat deze verwondingen ‘slecht gesystematiseerd en relatief weinig bekend’ zijn. Het lijkt er inderdaad op dat er nog veel te onderzoeken en te leren is over deze sleutelstructuur voor een goede hersenfunctie.