Frontiers in Molecular Neuroscience

Tausta

Nisäkkäillä toisiinsa kytkeytyneet aivoalueet, mukaan lukien mediaaliset ohimolohkot, frontaali- ja cingulaarinen aivokuori sekä välikarsina, tukevat uusien muistojen muodostumista (Aggleton, 2014). Näiden laajennettujen hermoverkkojen tärkeä piirre on kortikaalisten ja mediaalisten ohimolohkojen yhteyksien anatominen konvergenssi talamuksen anteriorisissa ytimissä (ATN) ja laterodorsaalisissa ytimissä (LD). Käyttäytymis- ja fysiologiset todisteet osoittavat myös, että nämä talamuksen rakenteet ovat tärkeitä solmukohtia muistipiirissä. Sitä, miten ATN ja LD vaikuttavat tähän piiriin, ei kuitenkaan vielä ymmärretä hyvin.

Ihmisillä aivohalvauksen, alkoholin väärinkäytön tai hermoston rappeutumishäiriöiden aiheuttamat ATN:n vauriot liittyvät heikentyneeseen kykyyn muodostaa uusia muistoja (Harding et al., 2000; Van der Werf et al., 2000, 2003; Carlesimo et al., 2011; Kopelman, 2015; Aggleton et al., 2016; Perry et al., 2018). Eläinmallit, joissa ATN on vaurioitunut, ovat myös heikentyneet uusien muistojen muodostamisessa. Esimerkiksi paikalliset ATN-vauriot kädellisillä heikensivät uuden oppimista episodisen muistin kaltaisessa muistitehtävässä (Parker ja Gaffan, 1997). Vastaavasti jyrsijöiden ATN:n eksitotoksiset vauriot johtavat johdonmukaisesti vakaviin avaruudellisen muistin vajeisiin tehtävissä, joihin liittyy allokeskeinen navigointi (Aggleton ja Brown, 1999; Mitchell ja Dalrymple-Alford, 2005; Aggleton ja Nelson, 2015; Dalrymple-Alford et ai., 2015; Perry et ai., 2018; Wolff ja Vann, 2019). ATN-vaurioiden jälkeiset puutteet eivät kuitenkaan rajoitu spatiaaliseen navigointiin. Esimerkiksi jyrsijöillä on myös heikentynyt bikonditionaalisten erottelujen tekeminen, kontekstuaalisen muistin käsittely, kiinteiden parittaisten assosiaatioiden muodostaminen kohteen ja paikan välille ja tarkan ajallisen järjestysmuistin toistaminen aiemmin esitettyjen hajujen luettelon osalta (Sziklas ja Petrides, 1999; Gibb et ai., 2006; Wolff et ai., 2006; Law ja Smith, 2012; Dumont et ai., 2014). LD:n osuutta spatiaaliseen muistiin on toistaiseksi tutkittu eksplisiittisesti vain kahdessa tutkimuksessa. Yhdessä tutkimuksessa LD:n inaktivointi johti lisääntyneisiin viitemuistivirheisiin säteittäisen käsivarren labyrintissä, ja toisessa tutkimuksessa eksitotoksiset LD-vauriot heikensivät vesilabyrintin hankintaa ja kiinteän alustan sijainnin säilyttämistä (Mizumori et al., 1994; van Groen et al., 2002). Lisää kausaalista näyttöä rottatutkimuksista, joissa joko yhdistettiin tai laajennettiin LD: n vaurioita ATN: n vaurioihin, tukevat sen roolia avaruudellisessa muistissa (Warburton et ai., 1997; Wilton et ai., 2001).

ATN ja LD istuvat konvergenssikohdassa monimutkaisessa kortikaalisten ja subkortikaalisten yhteyksien moninaisuudessa (kuva 1; Aggleton et ai., 2010; Jankowski et ai., 2013; Dalrymple-Alford et ai., 2015). Näihin kuuluvat laajalle levinneet, usein vastavuoroiset yhteydet otsalohkoon, cingulaariseen aivokuoreen, erityisesti retrospleniaaliseen aivokuoreen (RSC), ja hippokampusmuodostumaan (Shibata, 1998, 2000; van Groen et al., 2002; Shibata ja Naito, 2005). Yksi tärkeimmistä eroista ATN:n ja LD:n välillä ovat niiden vastaanottamat ensisijaiset subkortikaaliset afferentit. ATN saa ensisijaiset nousevat afferenttinsa mammillaarielimistä (MB), jotka ovat myös vahvasti mukana muistin käsittelyssä (Vann, 2010). MB:n syötteet ovat peräisin vestibulaarisesta järjestelmästä ja kulkevat Guddenin keskiaivojen tegmentaalisten ytimien kautta (Guillery, 1955, 1956; Taube, 2007). LD saa ensisijaiset nousevat afferenttinsa visuaalisista rakenteista, mukaan lukien pretectum, colliculus superior ja ventraalinen lateraalinen geniculaarinen ydin (Thompson ja Robertson, 1987).

ATN voidaan jakaa kolmeen alaytimeen: anterodorsaaliseen (AD), anteroventraaliseen (AV) ja anteromediaaliseen ytimeen (AM: kuva 1). Erot niiden liitettävyydessä on sidottu niiden välisiin erityisiin toiminnallisiin eroihin (Aggleton et ai., 2010). Erinomainen kuvaus ATN: n anatomisesta liitettävyydestä eri lajeissa, katso Bubb et ai. (2017). Sitä vastoin LD: n anatomiset ja toiminnalliset erot eivät ole yhtä hyvin määriteltyjä, mutta on olemassa jonkin verran todisteita dorsolateraalisesta-ventromediaalisesta jaosta (Thompson ja Robertson, 1987). Tunnettu neuroanatomiset yhteydet viittaavat siihen, että LD tarjoaa keskeisiä visuaalisia syötteitä laajennettuun hippokampusjärjestelmään ja entorinaaliseen aivokuoreen.

LD:n dorsaalisen puolen ja AD:n ehdotetaan muodostavan osan lateraalisesta päänsuuntauspiiristä yhdessä postsubiculumin, lateraalisen MB:n ja RSC:n kanssa (Taube, 2007). Tälle piirille on ominaista solut, jotka palavat mieluummin, kun eläinten pää on suunnattu tiettyyn suuntaan, ja ne toimivat hieman kompassin tavoin. Viimeaikaiset todisteet osoittavat, että pään suunnan solut sekä LD: ssä että AD: ssä koodasivat erikseen rotan suunnan ja liikesuunnat (Enkhjargal et ai., 2014). LD:n päänsuuntasolujen on raportoitu eroavan AD:n soluista siinä, että ne ovat erittäin riippuvaisia visuaalisista vihjeistä, kun taas AD:n päänsuuntasolut voivat muodostaa erittäin suuntasuunnattua laukaisua sen jälkeen, kun ne ovat alun perin altistuneet ympäristölle, ja ne voivat säilyä visuaalisten vihjeiden puuttuessa (Mizumori ja Williams, 1993; Goodridge et ai., 1998). Nämä erot johtuvat todennäköisesti eroista kyseisten solujen syötteissä (kuva 1). Näiden erojen toiminnallinen vaikutus ei ole vielä selvä, vaikka molemmat tietotyypit ovat selvästi välttämättömiä tehokkaalle navigoinnille.

Toisin kuin LD ja AD, AV ja AM ehdotetaan muodostavan osan theta-piiristä mediaalisen MB: n, prefrontaalisen aivokuoren (PFC), RSC: n ja hippokampusmuodostuman kanssa (Vann ja Aggleton, 2004; Jankowski et ai., 2013). Tämän piirin sisällä olevien theta-rytmien (3-8 Hz ihmisillä, mutta 4-12 Hz jyrsijöillä) uskotaan synkronoivan kaukana sijaitsevia neuronipopulaatioita ja tarjoavan puitteet rakenteiden väliselle viestinnälle, joka on tarpeen monimutkaisille kognitiivisille toiminnoille, kuten muistin käsittelylle (Buzsáki, 2002, 2005; Kirk ja Mackay, 2003; Rutishauser et ai., 2010; Colgin, 2011). AV ja AM sisältävät myös joitakin päänsuuntasoluja ja AM joitakin ruudukkomaisia soluja, mikä viittaa siihen, että ne voivat olla tärkeitä konvergenssipisteitä useiden tietovirtojen välillä, jotka suodatetaan ja välitetään aivokuorelle (Aggleton ym., 2010; Tsanov ym., 2011a,b,c; Jankowski ym., 2015).

Tärkeitä eroja LD:n, AV:n, AD:n ja AM:n välillä on havaittavissa myös niiden saamien kortikaalisten yhteyksien kuviossa (kuva 1). Tämä pätee erityisesti AM: hen, joka on yhteydessä moniin PFC: n alueisiin, mukaan lukien mediaalinen PFC ja anteriorinen cingulaarinen aivokuori (ACg; Hoover ja Vertes, 2007; Xiao et ai., 2009; Jankowski et ai., 2013). Lisäeroja löytyy niiden vastaavissa yhteyksissä RSC: hen. AD ja AV ovat pääasiassa yhteydessä granulaariseen RSC:hen, joka osallistuu pääasiassa navigoinnin prosessointiin, kun taas AM on pääasiassa yhteydessä dysgranulaariseen RSC:hen, joka osallistuu pääasiassa visuaaliseen prosessointiin (van Groen ja Wyss, 1990, 1992, 1995, 2003; van Groen et al., 1999; Shibata, 1998). LD:llä on vastavuoroisia yhteyksiä sekä granulaariseen että dysgranulaariseen RSC:hen (Sripanidkulchai ja Wyss, 1986; Shibata, 1998, 2000). Lisäksi RSC:n afferentit AD:hen, AV:hen ja AM:hen ovat peräisin kerroksesta VI, mikä viittaa siihen, että RSC moduloi sitä, miten ATN kommunikoi muiden rakenteiden kanssa, kun taas LD saa sekä kerroksen V (kuljettaja) että kerroksen VI (modulaattori) tuloja. LD:llä on myös vastavuoroisia projektioita näköaivokuoren Brodmannin alueen 18b kanssa, kun taas AM projisoi vain näköaivokuoreen (Thompson ja Robertson, 1987; van Groen ja Wyss, 1992; Shibata ja Naito, 2005). Lopuksi vain LD:llä ja AV:llä on vastavuoroiset yhteydet sekundaarisen motorisen aivokuoren kanssa, mutta kaikki neljä talamuksen ydintä projisoivat entorinaaliseen aivokuoreen (Shibata ja Naito, 2005).

Yhteenveto vakiintuneista periaatteista

Talamus sijaitsee tärkeällä rajapinnalla aivokuoren ja sen lukuisien syötteiden välillä. Jokainen aivokuoren osa saa talamuksen tulon, ja muutamaa poikkeusta lukuun ottamatta, esimerkiksi hajutuloa, talamus on ainoa sensorisen ja subkortikaalisen informaation toimittaja aivokuorelle (Sherman, 2017). Varhaiset tutkimukset trans-talaamisista sensorisista releistä ehdottivat, että primaarinen nouseva afferentti signaali toistetaan lähes yksi yhteen talamuksessa. Nämä havainnot johtivat nyt vakiintuneeseen näkemykseen talamuksesta passiivisena tiedon välittäjänä aivokuorelle (Sherman, 2017). Tässä näkemyksessä nousevien sensoristen tai subkortikaalisten tietojen kognitiivisesti merkitykselliset muunnokset tapahtuisivat vasta, kun ne olisivat kulkeneet talamuksen läpi ja saavuttaneet korkeamman asteen käsittelypaikat aivokuorella (Halassa, 2018). Seminaalisessa artikkelissaan Sherman ja Guillery (1996) kyseenalaistivat tämän yksinkertaistetun näkemyksen talamuksen toiminnasta ja ehdottivat sen sijaan, että talamus sisältää ainakin kahdenlaisia ytimiä; aisti- tai subkortikaalisen tiedon ”ensimmäisen” järjestyksen ytimiä, kuten aiemmin ehdotettiin, ja myös ”korkeamman” järjestyksen ytimiä, jotka vaikuttavat kortikaaliseen aktiivisuuteen tukemalla tiedon ”siirtoa” aivokuoren alueelta toiselle. Viitaten laajaan anatomiseen ja fysiologiseen todistusaineistoon lateraalisen genikulaarisen ytimen muodostamasta visuaalisesta reitistä Sherman ja Guillery (1996) osoittivat, että jopa ensimmäisen asteen ytimissä talamuksen rooli on erittäin dynaaminen ja että se pystyy muokkaamaan aivokuorelle välittämäänsä tietoa.

Ensimmäisen järjestyksen ytimet

”Ensimmäisen” järjestyksen talamuksen ytimet ovat niitä, jotka vastaanottavat primaarisia nousevia afferentteja tai ”kuljettaja”-sisääntuloja perifeerisistä sensorisista tai subkortikaalisista alueista (Sherman ja Guillery, 1996). Yksi esimerkki on verkkokalvon tulo talamuksen lateraaliseen genikulaariseen ytimeen, joka ”välitetään” näköaivokuorelle. Ensimmäisen asteen ytimet saavat myös erillisiä hienoja ”modulaattori”-afferensseja aivokuoren kerroksesta VI (Sherman ja Guillery, 1996; Sherman, 2016). Tämä modulaatio liittyy yleensä talamuksen verkkomaisen ytimen (TRN) kautta kulkevaan inhiboivaan GABA-rataan. Modulaattoritulot muodostavat osan vastavuoroisesta piiristä, mikä tarkoittaa, että kerroksen VI kortikaaliset afferentit projisoituvat samalle talamuksen alueelle, joka innervoi kerroksen VI kortikaalisia neuroneja (Sherman, 2016). ”Kuljettajan” tulot tarjoavat tärkeimmän toiminnallisen syötteen talamuksen relesoluille, ja ”modulaattorin” kortiko-retikulaari-talamuksen tulot tarjoavat keinon ”portin” tai kontrolloida tietovirtaa aivokuorelle (Sherman, 2016).

Korkeamman järjestyksen ytimet

Toisin kuin ”ensimmäisen” järjestyksen ytimet, ”korkeamman” järjestyksen ytimet saavat vain vähän tai eivät lainkaan vertailukelpoisia nousevia sensorisia tai subkortikaalisia afferensseja, mutta sen sijaan ne vastaanottavat kahdenlaisia afferensseja aivokuorelta (Sherman ja Guillery, 1996). Toinen näistä on aivan kuten kerroksen VI moduloiva kortiko-retikulaarinen-talamuksellinen tulo, jonka ensimmäisen luokan ytimet saavat. Toinen koostuu kerroksessa V sijaitsevien pyramidisolujen karkeista afferentteista (Sherman, 2016). Näin ollen korkeamman asteen ytimet edustavat osaa feed-forward kortiko-taalamo-kuorikerrosreitistä, joka ”välittää” tietoa aivokuoren yhdestä osasta toiseen. Mielenkiintoista on, että viimeaikaiset todisteet ovat osoittaneet, että PFC: n korkeamman järjestyksen ytimen mediodorsaalisen talamuksen ytimen (MD) optogeneettinen aktivointi ei näytä muuttavan kortikaalisten representaatioiden spesifisyyttä, vaan pikemminkin lisää paikallista tehokasta liitettävyyttä PFC: ssä (Schmitt et ai., 2017).

Ottaen huomioon ATN: n ja LD: n merkityksen muistin muodostumisessa, on syytä pohtia, miten ne voisivat sopia Shermanin ja Guilleryn (1996) malliin. Tällainen tarkastelu ajaa useita testattavia hypoteeseja, jotka koskevat ATN: n ja LD: n toiminnallista panosta laajempaan laajennettuun hippokampuksen muistipiiriin, ja se voisi ehkä edistää ymmärrystämme siitä, miksi niin syvällisiä muistivajeita esiintyy, kun ne ovat vaurioituneet. Seuraavassa jaksossa tarkastellaan nykyisen tietämyksemme tilaa ATN:n, LD:n ja niiden toisiinsa kytkeytyneiden kortikaalisten kohtien toiminnallisen vuorovaikutuksen osalta.

Nykytilanne

Tunnetut neuroanatomiset erot viittaavat siihen, että sen sijaan, että tarkastelemme joko ATN:ää tai LD:tä kokonaisena rakenteena, meidän olisi sen sijaan tarkasteltava niiden alaytimiä erillisinä kokonaisuuksina. Aiemmat työt ovat osoittaneet, että AD: hen lateraalisesta MB: stä tulevien ajavien syötteiden fysiologiset ominaisuudet ja aivokuorelta tulevat moduloivat afferentit implikoivat sen ensimmäisen asteen releeksi (Petrof ja Sherman, 2009). Lisäksi uudet molekulaariset todisteet ovat vahvistaneet ATN:n alaydinten toiminnallista heterogeenisuutta. Phillips et al. (2018) kehittivät kattavan transkriptomisen atlaksen hiiren talamuksesta. Suurin osa talamuksen ytimistä kuuluu johonkin kolmesta suuresta klusterista, jotka näyttävät sijaitsevan yhdellä jatkumolla, joka liittyy talamuksen mediodorsaaliseen akseliin, ja mikä tahansa kortikaalinen alue saa syötteitä kaikista näistä klustereista. Mielenkiintoista on, että ATN:n alaytimet eivät klusteroituneet yhteen, vaan AV yhdessä LD:n kanssa kuului ”ensisijaiseen” klusteriin. Tämän klusterin sisällä olevissa ytimissä oli runsaasti neurotransmittereita, ionikanavia ja signalointimolekyylejä koodaavia geenejä, jotka kaikki edistävät nopeampaa kanavien kinetiikkaa ja kapeampia toimintapotentiaaleja. Sitä vastoin AM sekä MD:n kaltaiset alueet kuuluivat ”toissijaiseen” klusteriin, joka oli voimakkaasti rikastunut neuromodulaattorigeeneihin. On vahvaa näyttöä siitä, että ainakin yksi MD: n alaydin, parvocellulaarinen MD ei-inhimillisissä kädellisissä kädellisissä, on korkeamman asteen rele dorsolateraaliselle PFC: lle, koska se vastaanottaa syötteitä sekä kerroksen V että VI neuroneista ja näyttää moduloivan kortikaalista liitettävyyttä (Schwartz et ai., 1991; Rovó et ai., 2012; Mitchell, 2015; Collins et ai., 2018). AM näyttää myös saavan syötteitä aivokuoren kerroksista V ja VI, ainakin kädellisillä kädellisillä, mikä herättää mahdollisuuden, että se voi toimia korkeamman asteen releenä (Xiao et ai., 2009), vaikka rotilla se on luokiteltu ensimmäisen asteen releeksi (Varela, 2014). Mielenkiintoista on, että hiiren AD ei näyttänyt sopivan mihinkään Phillips et al. (2018) määrittelemistä kolmesta klusterista.

Näiden molekulaaristen erojen lisäksi on yhä enemmän todisteita siitä, että ATN on enemmän kuin hypotalamuksen ja aivorungon informaation passiivinen rele aivokuorelle. Viimeaikaiset työt ovat osoittaneet, miten ATN: n valikoivilla manipulaatioilla on syvällinen vaikutus moniin limbisen aivokuoren rakenteisiin, mikä todennäköisesti vaikuttaa kognitiivisiin vajeisiin, joita havaitaan nisäkkäillä, joilla on ATN-vaurio. Esimerkiksi rotan ATN: n väliaikainen inaktivointi muutti mediaalisen entorinaalisen aivokuoren (MEC) neuronien ruudukkomaisia ampumakuvioita, kun taas ATN-vauriot vähensivät ruudukkosolujen neuronien määrää MEC: ssä (Winter et ai., 2015). Tämä todiste tukee hypoteesia, jonka mukaan ATN:n päänsuuntasolujen tulot osallistuvat MEC:n ruudukkosolukuvioiden muodostumiseen (Winter et ai., 2015). Lisäksi virustunnistimet osoittivat pään suunnan tiedonsiirtoreitin AD: stä MEC: iin presubiculumin kautta (Huang et ai., 2017), ja presubiculumin sisällä oleva inhibitorinen mikropiiri mahdollisesti ylläpitää pään suunnan signaalia (Simonnet et ai., 2017; Simonnet ja Fricker, 2018). Lisäksi ATN-vauriot rotilla aiheuttavat myös mikrorakenteellisia muutoksia hippokampuksessa ja RSC: ssä (Harland et ai., 2014). Vakavien avaruudellisten muistihäiriöiden ohella Harland et al. (2014) havaitsivat huomattavia vähennyksiä dendriittisten selkärangan tiheyksissä, jotka liittyvät synaptiseen plastisuuteen hippokampuksen CA1:ssä ja RSC:n rakeisessa b-kuoressa. Lopuksi, jyrsijöiden ATN:n korkeataajuinen stimulaatio (~130 Hz) lisäsi neurogeneesiä dentate gyrusissa ja auttoi suorituskykyä muistitehtävissä (Toda et al., 2008; Encinas et al., 2011; Hamani et al., 2011).

Samoin ATN:n stimulaatio suuremmilla nisäkkäillä moduloi hippokampuksen kenttäpotentiaalia taajuusriippuvaisella tavalla ja lisäsi BOLD-vastetta hippokampuksessa ja PFC:ssä (Stypulkowski ym., 2014; Gibson ym, 2016); ja lopuksi ihmisillä epilepsiapotilaiden useista syvyyselektrodeista tehdyt nauhoitukset osoittivat, että ATN: n korkeataajuinen stimulaatio (~ 130 Hz) pystyi irrottamaan laajoja hermoverkkoja, jotka sisälsivät hippokampuksen, saarekkeen aivokuoren, parahippokampuksen aivokuoren ja dorsolateraalisen PFC: n (Yu et ai.., 2018).

Tulevaisuuden suuntaviivat

Ymmärryksemme kortiko-thalamo-kortikaalisista vuorovaikutuksista ja niiden tarkoituksesta ovat edelleen rajalliset, erityisesti korkeamman järjestyksen releiden osalta. Nykyisten havaintojen perusteella näyttää kuitenkin olevan jonkin verran näyttöä siitä, että AM (kuva 2) saattaa toimia korkeamman asteen releenä aivokuorelle kädellisissä, kun taas AD on ensimmäisen asteen rele. Se, miten AV ja LD:n alaydimet vaikuttavat aivokuoreen, on kuitenkin vielä täysin tutkimatta. Myös limbisen piirin ulkopuolelta tulevat vaikutukset on tutkittava. Esimerkiksi dorsaalisen striatumin ja mediaalisen precentraalisen aivokuoren syötteet moduloivat todennäköisesti thetaa ATN: ssä, LD: ssä, hippokampusmuodostumassa ja MEC: ssä ruudukkosolujen muodostumista varten (Mehlman et ai., 2019a,b). Keskeistä ymmärryksemme kannalta on myös se, ovatko kaikkien ATN: n ja LD: n sisältämien kortiko-thalamo-kortikaalisten projektioiden suhteet konservoituneet eri lajeissa. Toistaiseksi kortiko-thalamo-kortikaaliset vuorovaikutukset ovat siis keskittyneet voimakkaasti jyrsijämalleihin (Sherman, 2016; Schmitt et ai., 2017). Hiiret ja rotat tarjoavat loistavan lähtökohdan periaatteiden todistamiseen, mutta niiltä puuttuu kortikaalinen ja talamuksen kehitys, joka on läsnä korkeamman luokan lajeissa, kuten kädellisissä ja ihmisissä (Halassa, 2018). Näin ollen on todennäköistä, että thalamokortikaalisten piirien perustavanlaatuisissa näkökohdissa on eroja eri lajien välillä, jotka odottavat vielä löytämistään.

Mitä neurotieteessä on vielä ymmärtämättä, ja mikä on erityisen merkityksellistä tämän katsausartikkelin kannalta, on se, miten ATN ja LD hallitsevat vastaanottamiaan erilaisia afferentteja tietovirtoja; selvästikin kerros VI:n projisoinnit RSC:stä ovat tärkeitä (Mitchell ym, 2018). Lisäksi on ratkaisevan tärkeää, että niiden aivokuorelle välittämien efferenttien signaalien luonne luonnehditaan. Eläin- ja ihmiskokeet, jotka tallentavat ATN- ja LD-aliytimien ja niiden kortikaalisten kohteiden neuraalista aktiivisuutta merkityksellisten käyttäytymistehtävien aikana, ovat erittäin kiinnostavia. Talamuksen, striatumin tai kortikaalisen toiminnan muuttaminen farmakologisten aineiden tai optogenetiikan avulla ja tiettyjen solukerrosten tai solutyyppien kohdistaminen transgeenisten tai virusvektorimenetelmien avulla on myös olennaista näiden talamokortikaalisten piirien erityisten oppimis- ja muistitoimintojen ja navigointitoimintojen purkamisessa.

Lopuksi, kuvantamistekniikoita rajoittaa edelleen erottelukyvyn puute, ja ne jatkavat edelleen kamppailuaan yksilöllisten talamuksen ydinten määrittelemistä varten (Aggleton et ai., 2016). Käyttämällä 7T-magneettikuvausskanneria ja kehittyneitä kuvankäsittelytekniikoita voitaisiin kuitenkin selvittää joitakin MD: n mikrorakenteellisia komponentteja ihmisillä (Pergola et ai., 2018). Näin ollen samanlaisia strategioita voidaan soveltaa kognitiivisiin ja käyttäytymiseen liittyviin neurotieteellisiin tutkimuksiin, joissa tutkitaan ATN: ää ja LD: tä, sillä varauksella, että ainakin ATN: n osalta se on paljon pienempi talamuksen rakenne. On myös lisääntynyt työ, jossa tutkitaan ATN-kortikaalisia vuorovaikutuksia ihmisillä refraktorisen epilepsian elektrodi-implanttileikkausten aikana. Toivomme, että tällaisia mahdollisuuksia hyödynnetään tulevaisuudessa enemmän, erityisesti yhdessä näiden potilaiden yksityiskohtaisten kognitiivisten ja käyttäytymistehtävien ja kehittyneiden neurokuvantamisanalyysien kanssa.

Loppuhuomautukset

Eläimistä ja ihmisistä saadut todisteet tukevat kortikaalisten ja subkortikaalisten vuorovaikutussuhteiden merkitystä kognitiivisten prosessien aikana, mukaan lukien oppiminen ja muisti sekä navigointi. Nykyaikaisia neurotieteellisiä tekniikoita on nyt käytettävä tutkimaan, miten ja miksi nämä vuorovaikutukset ovat niin kriittisiä, kun opimme uutta tietoa tai optimoimme käyttäytymistämme. Tietämyksemme edistämiseksi meidän on luonnehdittava taustalla olevia mekanismeja, jotka tukevat näitä uusien muistojen muodostamisen kannalta tärkeiden hermorakenteiden välisiä vuorovaikutuksia sekä normaaleissa aivoissa, joita varten eläinmallit ovat edelleen välttämättömiä, että potilailla, joilla on neurodegeneratiivisia sairauksia ja neuropsykiatrisia häiriöitä.

Author Contributions

BP ja AM osallistuivat molemmat tämän käsikirjoituksen kirjoittamiseen.

Funding

Kirjoittajia tukee Wellcome Trust Senior Fellowship -apuraha AM:lle (110157/Z/15/Z). Tämä artikkeli on julkaistu Oxfordin yliopistolle myönnetyllä COAF Block Grant -rahoituksella.

Conflict of Interest Statement

Tekijät ilmoittavat, että tutkimus suoritettiin ilman mitään kaupallisia tai taloudellisia suhteita, jotka voitaisiin tulkita mahdolliseksi eturistiriidaksi.

.