Relevo y superior

Biología de las comunicaciones volumen 5, Número de artículo: 1187 (2022) Citar este artículo

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Casi todo el procesamiento funcional en la corteza depende en gran medida de las interacciones talámicas. Sin embargo, en términos de interacciones funcionales con la corteza cerebral, los núcleos del tálamo humano todavía constituyen en parte una terra incógnita. Por lo tanto, para una comprensión más profunda de la cooperación talámico-cortical, es esencial saber cómo los diferentes núcleos talámicos se asocian con las redes corticales. El presente trabajo examina la conectividad específica de la red y el mapeo tópico relacionado con tareas de áreas corticales con el tálamo. El estudio encuentra que los núcleos talámicos de relevo y de orden superior muestran una asociación funcional entrelazada con diferentes redes corticales. Además, el estudio indica que los núcleos talámicos específicos del relé no solo están involucrados en el comportamiento específico del relé, sino también en funciones de orden superior. El estudio enriquece nuestra comprensión de las interacciones entre las redes corticales a gran escala y el tálamo, lo que puede interesar a un público más amplio en neurociencia e investigación clínica.

Los núcleos del tálamo y las regiones corticales forman bucles de conectividad complejos entrelazados. Posteriormente, estos bucles juegan un papel vital en el procesamiento cortical al enrutar señales y unirlas temporalmente a áreas corticales para cálculos sensoriales, retroalimentación cortical1,2,3,4, regulación de excitación cortical y subcortical específica de frecuencia5 y control de dinámica cortical recurrente6. Los bucles recurrentes talámicos continuos logran la codificación predictiva para diferentes estados cerebrales, que funcionan como un reloj al utilizar patrones de oscilación bloqueada y explosión periódica7. En consecuencia, muchos estudios demuestran una participación talámica en funciones motoras, sensoriales, límbicas, cognitivas y de orden superior, incluida la conciencia, la memoria de trabajo, la excitación y la atención8,9,10,11. Por lo tanto, una comprensión refinada de las funciones cerebrales requiere una visión detallada del sistema corticotalámico, que puede servir como un biomarcador potencial para diagnosticar trastornos mentales y psiquiátricos. Una comprensión más detallada de las interacciones cortico-talámicas también puede ser beneficiosa para la estimulación cerebral profunda y otros enfoques de intervención. Hasta el día de hoy, todavía estamos en un estado inicial de comprensión de los detalles de las interacciones cortico-talámicas en humanos.

La resonancia magnética funcional en estado de reposo constituye una herramienta poderosa y ampliamente utilizada para examinar indirectamente la fluctuación espontánea de la actividad neuronal del cerebro humano utilizando contraste dependiente del nivel de oxígeno en sangre en ausencia de tareas12,13,14,15. La extensión espacial de tales redes funcionales en estado de reposo (RSN) se puede mapear encontrando correlaciones espacio-temporales entre diferentes áreas corticales16. La IRMf en estado de reposo se ha aplicado con éxito para determinar un número cada vez mayor de redes corticales17,18. Además, se ha demostrado que la mayoría de las RSN están activas de forma continua y dinámica incluso en reposo y que existe una correspondencia espacial entre las redes de conectividad derivadas del comportamiento y del reposo18,19. En un artículo seminal, Smith et al.12 revelaron una correspondencia de comportamiento específica de dominio de las áreas corticales con las propiedades espacio-temporales de 10 RSN diferentes.

Sin embargo, las conexiones funcionales corticocorticales intactas requieren el tálamo. Por lo tanto, la RSN determinada corticalmente transmite solo información parcial y no brinda una imagen completa de cómo las redes funcionales actúan como un sistema en el cerebro. Varios estudios han examinado la participación talámica en redes funcionales20,21,22,23,24,25,26,27, durante la ejecución de tareas 28–31, y el resto28,29. Sin embargo, los análisis talámicos siempre enfrentan una dificultad particular, ya que sus subdivisiones estructurales no pueden distinguirse satisfactoriamente con imágenes in vivo. En consecuencia, la definición de núcleos y grupos de núcleos se basa predominantemente en estudios histológicos y experimentales30,31,32, y aún falta una atribución funcional a diferentes dominios conductuales.

Por lo tanto, investigamos la conectividad funcional entre el tálamo y RSN de una gran muestra de 730 sujetos sanos del Proyecto Conectoma Humano (HCP). El análisis evaluó el mapeo de conectividad específico de la red y un modo gradual de porcentaje de conectividad de núcleos talámicos individuales, subgrupos de núcleos y todo el tálamo. Usando el mapeo de temas, el RSN cortical asociado con diferentes funciones mentales también descubre la participación específica de núcleos dentro del tálamo.

La caracterización citoarquitectónica de redes funcionales en estado de reposo muestra áreas corticales superpuestas, lo que indica multiplicidad en algunas áreas mientras que otras son específicas de una red. El análisis reveló que las redes se comunican con núcleos talámicos distintos y parcialmente superpuestos, que difieren en extensión e intensidad, lo que indica el efecto específico y sinérgico de las áreas corticales superpuestas dentro de diferentes redes. Curiosamente, la mayoría de las redes muestran una amplia participación en los núcleos talámicos, lo que sugiere que las diferentes redes comparten conjuntos entrelazados de dominios de comportamiento. Específicamente, la red frontoparietal derecha muestra la conectividad más alta y la red cerebelosa la más baja con el tálamo izquierdo. Los núcleos sensoriomotores también están involucrados en el modo predeterminado, frontoparietal izquierdo y derecho y redes ejecutivas. Las diferencias de lateralidad existen tanto en la conectividad como en el análisis del tema. Además, la correlación y el análisis de temas plantean el papel funcional de orden superior de los núcleos de retransmisión. En resumen, el estudio mejora la comprensión de la conectividad cortico-talámica a nivel de núcleos, subgrupos de núcleos y todo el tálamo.

Usando los atlas histológicos de Jülich y Brodmann, nuestra caracterización citoarquitectónica representa todas las principales áreas corticales y subdivisiones de los diferentes RSN dentro de los lóbulos occipital parietal, temporal y frontal (Fig. 1). Los mapas citoarquitectónicos muestran áreas corticales específicas y superpuestas asociadas con las diferentes redes funcionales (Tablas complementarias 1-3 y Nota 1), lo que revela que la arquitectura funcional intrínseca de la corteza humana muestra muchas áreas que albergan funciones espacio-temporales, mientras que otras se asocian con un solo espacio. -red temporal. Los detalles de los diferentes dominios de comportamiento de la RSN, como se enumeran en la Tabla complementaria 4, también poseen dominios funcionales superpuestos (https://brainmap.org/taxonomy/behaviors/). (Altamente asociado: Tabla complementaria 4 y todo (Fig. 2 en la ref. 12).

Vistas de superficie (arriba) y superposición porcentual trazada (abajo) de áreas corticales según el atlas de histología de Jülich (abajo), que cubría ≥10 %. El eje X representa las áreas corticales dentro del atlas de Jülich. Para abreviaturas: consulte la Tabla complementaria 1 (que incluye todas las superposiciones). El eje Y indica el porcentaje de superposición de la red funcional con las etiquetas del atlas en el atlas de Jülich. La escala de color (z) de los mapas cerebrales alineados con RSN visualizados: a MV: Izquierda, 0,1–14,3 derecha 0–14; b VO: Izquierda, 0–14,8 derecha 0 13,7; c VI: Izquierda, 0,05–9,75 derecha 0,03–8,47; d DMN: Izquierda 0,04–8,32, derecha 0,04–9,47; e CB: Izquierda 0,02–5,4, derecha 0,02–6,12; f SM: Izquierda 0,1–14,9, derecha 0,1–11,1; g AU: izquierda 0–18,1, derecha 0–17; h EJ: Izquierda 0,03–7,96, derecha 0,03–7,94; i RF: Izquierda 0,02–4,86, derecha 0,06–6,45; j LF: Izquierda 0,1–11,1, derecha 0,02–3,28.

Los 29 núcleos talámicos estructuralmente distintos utilizados para el análisis de conectividad se dan en la Fig. 2 y la Tabla complementaria 5 con sus nombres abreviados. La siguiente sección describe la conectividad RSN con los diferentes núcleos y grupos de núcleos talámicos (Figs. 3 y 4 y Tabla complementaria 6). Además, posteriormente, el estudio muestra la conectividad más fuerte entre todas las redes dentro del tálamo, es decir, el ganador se lo lleva todo (WTA) (Figs. 5 y 6).

Vistas renderizadas en 3D de 29 núcleos talámicos del atlas histológico de Morel con abreviaturas. b Representación de núcleos talámicos y grupos de núcleos del atlas de Morel seis vistas axiales y coronales (Krauth et al.92). La representación de los núcleos está codificada por colores con respecto a cada núcleo. Las asignaciones de colores detalladas en código de colores hexadecimal: AD (CBFFFF), AM (41FB30), AV (359430), LD (1AA0FC), MD (FFFC38), CM (002CFB), Pf (3FFDB6), sPf (3CFEFE), CL (FDCAFE), CeM (98C9FD), Pv (52B755), MV (FDC8AC), Hb (F933FC), Li (C0B47F), SG (FECE30), LP (FA6897), Po (FC963F), MGN (FA141B), LGN (711172), PuA (C56419), PuI (DCC642), PuL (DCFC36), PuM (FA571F), VPL (C2187B), VPM (1C7F13), VPI (177877), VL (612DFB), VA (965B15), VM (797AA6).

Cada subparcela representa vistas superficiales de redes funcionales, mapas de correlaciones correspondientes del tálamo y núcleos talámicos de conectividad porcentual; dominios conductuales altamente asociados. Las abreviaturas se mencionan en la Tabla complementaria 4. Consulte la Tabla complementaria 5 para conocer los nombres de los núcleos. La barra de colores representa los mapas de correlación dentro de cada red, es decir, las barras de colores izquierda y derecha para el tálamo izquierdo y derecho. Las escalas según los mapas específicos de la red son las siguientes: a MV: Izquierda −0,025 a 7,321e−3, derecha −0,02 a 9,728e−3; b OV: Izquierda −0,014 a 0,018, derecha −0,011 a 0,019; c VI: Izquierda −0,022 a 8,374e−3, derecha −0,022 a 0,013; d DMN: izquierda −4,926e−3 a 0,03, derecha −8,457e−3 a 0,026; e SM: Izquierda −6.812e−3 a 0.022, derecha −9.131e−3 a 0.024; f AU: izquierda −0,015 a 0,015, derecha −0,014 a 0,018; g EJ: Izquierda −2.055e−3 a 0.022, derecha −1.273e−3 a 0.033; h RF: izquierda −0,013 a 0,025, derecha −0,022 a 0,024; i LF: Izquierda −9.874e−3 a 4.057e−3, derecha −0.011 a 6.832e−3. Las escalas de barras de colores de los mapas corticales también se muestran en la figura 1.

a–b Se representa la suma de la contribución porcentual de todos los núcleos talámicos izquierdo y derecho dentro de cada red cortical ordenados en orden descendente. Nota: El frontoparietal derecho (RF) se comunica con más fuerza, mientras que el cerebelo (CB) se comunica menos con el tálamo en reposo. Curiosamente, las tres redes visuales se alinean casi una al lado de la otra. c Porcentaje de conectividad de los núcleos del núcleo y de la matriz de todas las redes funcionales: Los diagramas de nubes de lluvia muestran el porcentaje de conectividad entre los valores de los núcleos del núcleo y de la matriz para todas las redes funcionales. Nota: No existen diferencias significativas entre los grupos. La nube de lluvia toma información de los mapas de efectos fijos de "n = 730 sujetos". Los datos subrayados se proporcionan en la hoja de Excel de datos complementarios 2. Diagrama de caja: tálamo izquierdo: cuartiles (mín. 9,7100, cuartil inferior 9,8800, mediana 9,9900, cuartil superior 10,2500, máx. 10,7200). tálamo derecho: cuartiles (mín 9,3700, cuartil inferior 9,8450, mediana 10,0000, cuartil superior 10,3500, máx 11,0600). La línea central en el diagrama de caja muestra las medianas, los límites de la caja indican los percentiles 25 y 75 según lo determinado por el software R, y los bigotes se extienden 1,5 veces el rango intercuartílico desde los percentiles 25 y 75.

a Mapas WTA del tálamo derecho e izquierdo en seis cortes axiales y b cortes correspondientes del atlas de histología del tálamo. c Vistas renderizadas en 3D de mapas WTA del tálamo izquierdo y derecho en comparación con los núcleos talámicos derechos del atlas de Morel. Las redes se representan en sus diferentes colores. Las asignaciones de color en código de color hexadecimal: MV (FDCB6E), OV (FA70FC), LV (971B99), DMN (FA141B), SM (3CFEFE), AU (002CFB), EX (FFFC38), RF (41FB30), LF ( 6A971B). La representación de los núcleos está codificada por colores con respecto a cada núcleo. Las asignaciones de colores detalladas en código de colores hexadecimal: AD (CBFFFF), AM (41FB30), AV (359430), LD (1AA0FC), MD (FFFC38), CM (002CFB), Pf (3FFDB6), sPf (3CFEFE), CL (FDCAFE), CeM (98C9FD), Pv (52B755), MV (FDC8AC), Hb (F933FC), Li (C0B47F), SG (FECE30), LP (FA6897), Po (FC963F), MGN (FA141B), LGN (711172), PuA (C56419), PuI (DCC642), PuL (DCFC36), PuM (FA571F), VPL (C2187B), VPM (1C7F13), VPI (177877), VL (612DFB), VA (965B15), VM (797AA6).

Arriba y abajo: según el atlas de histología de Jülich, se representa la participación más aparente de los núcleos talámicos para seis RSN dominantes. Vistas de superficie de áreas corticales y sus principales asignaciones funcionales y núcleos talámicos correspondientes que superan ≥0. Se muestran dos dados superpuestos (excepto para AU > 0,1). Medio: visualización de la anatomía de los núcleos talámicos según los mapas de Morel y WTA de los hemisferios izquierdo y derecho. Las escalas de barras de colores de los mapas corticales también se muestran en la figura 1.

Las redes visuales comprenden las redes medio-visual (MV), occipito-visual OV y lateral-visual (LV) (Fig. 3a-c). La VM casi no revela una afectación importante, ya que todos los grupos de núcleos anteriores, intralaminares y de la línea media están por debajo de la media general. La única excepción es una afectación moderada del LGN derecho. La red OV occipital-visual no muestra una participación importante de los núcleos anterior, medial y de la línea media, pero sí una notable supresión bilateral de Hb y los núcleos anatómicamente adyacentes Li y SG. Sin embargo, el LGN derecho y, bilateralmente, los núcleos pulvinar inferior (PuI) y lateral (PuL) están elevados. En la red visual lateral (LV), los núcleos anterior, intralaminar y de la línea media son casi similares a OV. Sin embargo, los núcleos del grupo posterior y pulvinar han desaparecido. Nuevamente, los núcleos epitalámicos (Hb/Li/SG) son muy bajos y solo se observa una ligera elevación de los núcleos premotor y motor derechos VM, VA y VL.

La red de modo predeterminado (DMN) en general revela un dominio del lado izquierdo (Fig. 3d). Existe una mayor correlación bilateral para AD y LD en el grupo anterior, mientras que los núcleos intralaminares CM, Pf y sPf son bajos. El Pv izquierdo en la línea media y el LP en el grupo posterior están elevados. Al igual que en OV y LV, los núcleos epitalámicos (Hb/li/SG) son bajos. En el pulvinar izquierdo PuI, PuL y PuM están por encima de la media, mientras que en el grupo lateral no se encuentra afectación relevante.

En la red sensoriomotora SM (Fig. 3e), la mayoría de los núcleos están por encima del promedio con un dominio del lado derecho. Sin embargo, los núcleos anteriores izquierdos están por debajo del promedio y los núcleos de la línea media izquierda CeM, Pv, MV y Hb son mínimos. Por el contrario, especialmente el CM de los núcleos intralaminares está considerablemente elevado. En el grupo posterior predominan LP, Po y MGN. En el pulvinar, solo PuA está fuertemente elevada bilateralmente. Sin embargo, la mayor conectividad surge de los núcleos sensoriomotores derechos del grupo lateral (VPL, VPM y VPI).

La red AU (Fig. 3f) exhibe un claro dominio del lado derecho por encima del promedio para todos los núcleos, excepto por una Hb baja bilateral, mientras que los núcleos del lado izquierdo están por debajo del promedio.

La red EX (Fig. 3g) muestra un dominio del lado derecho para todos los núcleos con una ligera elevación del grupo intralaminar. Sin embargo, la Hb y los núcleos adyacentes Li y SG alcanzan un máximo que supera a todos los demás núcleos. Se observan otras elevaciones por encima del promedio para Po y MGN en la parte posterior y PuM en el grupo pulvinar.

En la red de RF (Fig. 3h), casi todos los núcleos están ligeramente por encima del promedio, con un dominio general del lado izquierdo. Las elevaciones se encuentran para LD, MD y CL. LP y PuA también están ligeramente elevados en los grupos posterior y pulvinar. Todos los núcleos izquierdos excepto VPI están por encima de la media en el grupo lateral.

A diferencia de RF, la red LF (Fig. 3i) no muestra un dominio claro ya que todos los núcleos están por debajo de la media general. El único detalle destacable es la mayor correlación de todos los núcleos del lado izquierdo.

La red CB (Figura complementaria 4a / Tabla 6) muestra la conectividad más alta con el núcleo habenular.

Conectividad específica de red con subgrupos talámicos: el porcentaje promedio de conectividad de todos los núcleos dentro de cada grupo y subgrupo talámico muestra una conectividad variable gradual con redes funcionales (Tabla complementaria 7). Los grupos derecho posterior, pulvinar y lateral muestran la mayor conectividad con SM y la menor con el cerebelo. Por el contrario, la línea media derecha, así como los núcleos Li y SG, revelaron la conectividad más alta con AU y la más baja con la red frontoparietal izquierda. El LGN y MGN derecho muestran la conectividad más alta con la red ejecutiva y la más baja con la red del cerebelo. En contraste, el intralaminar también muestra la mayor conectividad con el ejecutivo pero la menor con el frontoparietal-izquierdo. Curiosamente, la DMN derecha revela la mayor conectividad con el grupo anterior, mientras que la Hb derecha muestra la máxima conectividad con el cerebelo. Además, existen diferencias de lateralidad en los modos graduales de conectividad específica de la red.

Un análisis de conectividad gradual reveló una clasificación de las redes funcionales talámicas (Fig. 4a, by Tabla complementaria 8). La diferencia relativa muestra solo una pequeña variación, es decir, aprox. 10% cada uno. La red frontoparietal derecha muestra la conectividad más alta en el tálamo izquierdo, mientras que el cerebelo posee la más baja. Sorprendentemente, las tres redes visuales están casi alineadas una al lado de la otra. La comparación de ambos hemisferios muestra que existen diferencias de conectividad específicas, en las que la red auditiva domina el lado derecho.

Aunque se sabe que los núcleos del núcleo y la matriz del tálamo exhiben diferencias funcionales en sus interacciones corticales33,34,35, nuestra comparación de estos dos grupos de núcleos no pudo revelar diferencias significativas en su conectividad cortical (Fig. 4c y Nota complementaria 2).

Mientras que el análisis de porcentaje de conectividad muestra múltiples afiliaciones de cada vóxel con todas las redes, el análisis de ganador se lo lleva todo (WTA) determina solo la red correlacionada más alta para cada vóxel (Fig. 5 y Fig. 1 complementaria). Excluimos la red del cerebelo en el análisis WTA debido a su superposición cortical con el lóbulo occipital (Tabla complementaria 1). Sin embargo, incluso una inclusión del cerebelo revela una representación ordenada en los mapas de la WTA. Los mapas WTA correspondientes muestran una disposición ordenada dentro del tálamo izquierdo y derecho (Fig. 2 complementaria). Las participaciones de núcleos más aparentes de seis redes dominantes se representan por separado en la Fig. 6.

El área de MV es pequeña (1 %) y se limita a LGN, PuI y PuL (Tabla complementaria 9). En contraste, la red OV está más mejorada y enfocada bilateralmente en el MGN izquierdo y LGN derecho en el grupo posterior. Especialmente los núcleos pulvinar inferior (PuI) y lateral (PuL) son pronunciados. Sin embargo, toda la participación aún comprende solo el 4% del volumen talámico. La red LV revela conectividad residual mínima (1%) para el Li/SG izquierdo y el núcleo posterior Po.

En la red DMN, el patrón es bastante similar en ambos hemisferios a excepción de la derecha VA y LP. Las principales conexiones surgen del grupo anterior, MD, y predominantemente de CL, CeM y Pv del grupo de la línea media. De acuerdo con los mapas de correlación, sobreviven LP derecho en el posterior, PuL y PuM en el grupo pulvinar. También se encuentra otra afectación residual de los núcleos motores del grupo lateral (VL, VA y VM).

La red SM refleja la conectividad selectiva de CM y Pf intralaminares y todos los núcleos del grupo posterior excepto LGN. Los núcleos pulvinares son bilateralmente dominantes, y en el grupo lateral, los tres núcleos de relevo para aferentes somatosensoriales y viscerosensoriales (VPL, VPM y VPI) dominan a la izquierda.

La red AU dilucida la afectación talámica menor (≤5%), centrándose en Li y SG izquierdos y bilateralmente en Po y MGN. Una segunda afectación única reside en el núcleo sensoriomotor derecho VPM.

La red EX representa un ligero dominio del lado derecho para la mayoría de los núcleos. Sin embargo, la participación dominante en el análisis de correlación de Hb, Li y SG se ha desvanecido. Las únicas contribuciones menores que sobreviven surgen de Li/SG derecho, Po, MGN y PuM, acentuadas desde el núcleo motor VA.

La red de RF muestra un dominio del lado izquierdo, especialmente MD, CL, CeM y LP izquierdos sobrevivieron significativamente. Sin embargo, lo más llamativo es la conectividad prominente de todos los núcleos del grupo lateral, a excepción de VPI. La Fig. 1/Tabla 9 complementaria proporciona la asignación detallada de los mapas WTA.

El porcentaje de conectividad de las áreas corticales RSN presenta diferencias hemisféricas, especialmente para las redes corticales frontoparietales izquierda y derecha, en comparación con el resto (Fig. 7). Una comparación de los grupos de RSN talámicos reveló que cinco también muestran diferencias hemisféricas pronunciadas, especialmente para el DMN, la red frontoparietal derecha a la izquierda y la red LVs, SM, AU y EX a la derecha (Fig. 7b). Por el contrario, las diferencias de superposición de dados revelaron un dominio derecho para DMN y la red frontoparietal y un dominio izquierdo para AU y EX (Fig. 7c).

a Número de vóxeles y diferencia L-R de nueve RSN corticales (número de vóxeles en 100); b Distribución hemisférica y diferencias L-R de conectividad talámica en porcentaje; c Máximo, medio y mínimo de distribución hemisférica y diferencias L-R de conectividad de todos los núcleos talámicos.

El porcentaje de conectividad y el mapa WTA también exhiben diferencias hemisféricas (Figs. 3a–i, 5 y 6 y Fig. 1 complementaria). La red SM revela un compromiso pronunciado principalmente de los núcleos somatosensoriales derechos VPL, VPM y VPI en el grupo lateral y bilateral del grupo pulvinar, intralaminar y posterior. En la red AU, se encuentra principalmente un ligero compromiso del lado derecho de los núcleos laterales. La red de RF y LF posee un ligero dominio del lado izquierdo. La red EX exhibe un dominio del lado derecho con valores de correlación extraordinariamente altos para los núcleos Hb, Li/SG. Además, es notable el reclutamiento de núcleos sensoriomotores del lado derecho (VPL, VPM y VPI) en el EX. El mayor compromiso talámico se concentra en las redes DMN, SM, AU y EX, con un predominio general del lado derecho. El DMN, por el contrario, involucra bilateralmente los núcleos anteriores, MD, la línea media y el grupo pulvinar, pero menos extendido a los núcleos intralaminares con un ligero predominio del lado izquierdo.

La relación de comportamiento utilizando el mapeo de temas36,37,38 decodificó los temas correlacionados de la red funcional Smith-10 (Fig. 8 y Datos complementarios 1) con respecto a su participación talámica. Los mapas temáticos se asignan anatómicamente a sus grupos y núcleos talámicos correspondientes. El análisis del tema también muestra las diferencias hemisféricas. La decodificación revela una intrincada asociación de temas superpuestos y específicos de la red funcional, que podría brindar una comprensión adicional del mapa cerebral de asociación de comportamiento informado (Tabla complementaria 4 y Fig. 2 publicadas en la referencia 12). Además, los mapas temáticos se limitan con mayor precisión a áreas corticales específicas y, por lo tanto, pueden representar mejor una participación activa específica del tálamo (Fig. 9 y Tabla complementaria 11).

Los metanálisis basados ​​en temas de neurosynth (https://www.neurosynth.org/analyses/topics/) que utilizan un enfoque de modelado de temas estándar (asignación de Dirichlet latente: entrenar un decodificador de correlación) para los resúmenes o el texto de los artículos en la base de datos revelaron 50 mapas temáticos. Cada subtrama representa una correlación entre los mapas temáticos LDA 50 y la red funcional correspondiente. El eje X muestra los mapas temáticos numerados en cada subparcela. Los nombres relacionados se enumeran por separado en la Tabla complementaria 10. El eje Y en cada subparcela representa la correlación decodificada con las redes funcionales a gran escala Smith-10. Los círculos rojos indican los temas altamente correlacionados por encima de >+0.2. La Figura 9 muestra los temas dentro de los círculos rojos y sus asignaciones anatómicas dentro del tálamo.

Los mapas temáticos se establecieron como umbral en el valor z 3,1 (valor p 0,001). El gráfico dentro de cada subparcela representa el porcentaje de superposición de núcleos de mapas temáticos altamente correlacionados (marcados en el círculo rojo en la figura) con el tálamo. Escala de colores: la misma para todos los mapas (0–16,4) en todas las redes. El color azul representa la máscara del tálamo en el fondo. un MV #1: 43 visual_cortex_sensory; 45 ojo_sueño_mirada; 48 atención_attentional_target; 42 imágenes_mentales_eventos; b OV #2: 43 visual_cortex_sensory; 46 movimiento_percepción_visual; 41 cara_caras_facial; c LV #3: 46 motion_perception_visual; 20 acción_acciones_observación; 43 visual_cortex_sensorial; 41 cara_caras_facial; 39 semantic_category_representaciones; d DMN #4: 1 estado_red_reposo; 9 mpfc_social_medial; 47 hemisferio_idioma_stroke; 34 codificación_recuperación_memoria; e SM #6: 18 motor_cortex_hand; 40 estimulación_tms_bpd; 12 aprendizaje_formación_práctica; f AU #7: 7 auditivo_habla_temporal; 38 idioma_lectura_palabra; 49 prefrontal_cortex_pfc; 47 hemisferio_idioma_stroke; g EX #8: 49 prefrontal_cortex_pfc, 21 control_conflict_task; 30_toma_de_decisiones_riesgo, 16_respuesta_inhibición_control; h Rfro #9: 17 control_inhibición_respuesta; 21 control_conflict_task; 10 memoria_trabajando_wm; 33 dolor_estimulación_somatosensorial; i Lfro #10: 38 language_reading_word; 35 frecuencia_hz_ms; 6 giro_frontal_inferior; 23 método_grupo_enfoque.

Los mapas temáticos asociados a las redes visuales (MV, OV, LV) revelaron superposición con el grupo pulvinar y posterior y los núcleos Li y SG. Los mapas temáticos asociados con MV y LV también se superponen con el grupo de núcleos laterales. Entre las tres redes visuales, los mapas temáticos de MV se superponen con los núcleos anteriores (AV, LD) y se superponen ligeramente con MD. El MV representa mapas visual-córtex-sensorial, ojo-sueño-mirada, atención-atención-objetivo, así como mapas temáticos de imágenes-eventos mentales. El OV representa mapas temáticos visuales-córtex-sensoriales, de movimiento-percepción-visuales y de caras-caras-faciales. El LV se asocia con movimiento-percepción-visual, acción-acción-observación, visual-corteza-sensorial, cara-caras-facial y representaciones-categoría-semántica. Sin embargo, la afectación se restringe principalmente al tálamo derecho. Las tres redes visuales muestran asociaciones distintas y superpuestas. Por ejemplo, el mapa temático visual-córtex-sensorial representa las tres redes visuales. El programa OV y LV también se superpone con temas de movimiento-percepción-visual y cara-cara-facial. El MV reveló distintas asociaciones de temas entre las tres redes visuales con temas de ojo-sueño-mirada, atención-objetivo atencional e imágenes-eventos mentales. El OV parece ser un subconjunto de los temas asociados a la red funcional LV. En contraste con OV, LV muestra un mapeo distinto con acción-acción-observación y representaciones de categoría semántica.

Los núcleos de la red DMN, como el LV, se superponen con los grupos de núcleos Li, SG, posterior, pulvinar y lateral, pero muestran un comportamiento completamente diferente con los mapas temáticos. DMN ahora está asociado con mapas de temas mpfc-social-medial, hemisphere-language-stroke y memory-retrival-encoding. Además, las redes funcionales CB (Fig. 4b complementaria) y SM (Fig. 9e) se superponen con casi todos los núcleos del tálamo. La única excepción es una ligera variación en el SM. Sin embargo, la superposición de CB y SM varía en ambos mapas de temas asociados a la red. Tanto el CB como el SM descodificaron mapas temáticos motor-córtex-mano. Sin embargo, el tema específico estimulación-tms-bpd y aprendizaje-entrenamiento-práctica solo ocurren en la red SM, mientras que dentro de la red CB, el tema cerebeloso-cerebelo-basal varía. Los mapas temáticos asociados a la red AU revelaron la superposición del tálamo con los núcleos del grupo posterior, incluido MGN, un núcleo de relevo auditivo en el tálamo. Además, los núcleos lateral intralaminar, Li/SG y PuA muestran superposición. Los temas altamente correlacionados de AU son auditivo-habla-temporal, lenguaje-lectura-palabra, prefrontal-cortex-pfc y hemisferio-lenguaje-ictus.

Curiosamente, los mapas temáticos asociados a la red EX que evitan los grupos pulvinar y posterior muestran una ligera superposición con el resto de los núcleos del tálamo. Los temas altamente correlacionados de la red EX son prefrontal-cortex-pfc, control-conflicto-tarea, toma de decisiones-riesgo y respuesta-inhibición-control. Los mapas temáticos correlacionados de la red funcional Rfro y Lfro muestran una superposición bastante variable con el tálamo y los mapas temáticos. Sin embargo, la Rfo presenta un solapamiento con casi todos los núcleos. Por el contrario, los mapas temáticos de la red Lfro se superponen con los grupos de núcleos anterior, intralaminar, de línea media y lateral. Los mapas temáticos de Rfro son respuesta-inhibición-control, control-conflicto-tarea, memoria-trabajo-wm y dolor-estimulación somatosensorial. Por el contrario, los mapas de temas de Lfro son la palabra de lectura de idioma y la frecuencia-hz-ms. En contraste con los mapas de temas combinados, los mapas de temas separados presentan una mejor impresión de la función mental asociada a los núcleos del tálamo correspondientes (Figuras complementarias 10-19 y Nota complementaria 3).

La caracterización citoarquitectónica de la RSN muestra áreas corticales específicas y superpuestas, lo que indica la multiplicidad funcional de las áreas corticales. Los resultados vinculan la conectividad funcional de la RSN cortical definida conductualmente con núcleos talámicos definidos histológicamente. Además, todas las redes corticales muestran conectividad con el tálamo con una variación considerable (Fig. 3 complementaria). La red frontoparietal muestra la mayor conectividad con el tálamo y el cerebelo muestra la menor. Las redes sensoriomotoras, ejecutivas y de modo predeterminado también muestran una mayor conectividad que el resto de RSN.

Además, el análisis muestra diferencias hemisféricas en conectividad y análisis temático. El siguiente texto describe la relevancia de la conectividad cortico-talámica en la primera sección. Las secciones subsiguientes discuten la alineación de la conectividad RSN-tálamo de núcleos, grupos de núcleos y todo el tálamo con la literatura. La última sección finalmente discute los hallazgos observados del análisis del tema. En la figura complementaria 5 se resume una comparación exhaustiva de todos los hallazgos.

El tálamo actúa como un núcleo central para permitir el funcionamiento cortical continuo. Las dinámicas corticales recurrentes de la lámina cortical son impulsadas a través del tálamo también durante el descanso6. Además, las diferentes áreas corticales que subyacen a la RSN pueden comunicarse a través de vías transtalámicas para mantener la actividad en curso39.

La conectividad funcional específica de los núcleos con cada red brinda una visión detallada de las contribuciones talámicas selectivas de cada red. La asignación funcional de las redes visuales mediales MV está dedicada a la percepción del movimiento, la forma y el espacio de los objetos. Sin embargo, esto no se refleja en los valores de correlación y los mapas WTA, lo que revela que el reclutamiento talámico de MV es mínimo en condiciones de ojos abiertos fijos.

En OV, la afectación bilateral ligeramente acentuada de los núcleos pulvinares (Pul y PuL) es congruente con los hallazgos de que la mayor parte de la entrada a las áreas extraestriadas V2, V3 y V4 proviene del complejo pulvinar. Además, en contraste con MV, la correlación disminuida de Hb puede indicar que la información de abajo hacia arriba de las áreas del cerebro medio y el tronco encefálico se suprime en OV.

En LV, se ha producido una mayor participación de las áreas corticales en las regiones IPL, pericentral y frontal. Una razón subyacente es el crecimiento de la conectividad cortico-cortical de las áreas parietales, como lo demuestran varios estudios anatómicos y de imagen40,41,42, lo que permite un procesamiento visual complejo relacionado con la cognición del lenguaje, la ortografía y el procesamiento sensoriomotor43. Sin embargo, la contribución del pulvinar se ha desvanecido por completo en el tálamo en comparación con OV.

La DMN está principalmente activa durante el descanso y se asocia con el descanso despierto44, la ensoñación, la memoria episódica y otros procesos cognitivos44,45; todas estas funciones se corresponden con los dominios conductuales informados de cognición-memoria-explícita y cognición-razonamiento12. En analogía con las áreas corticales, los mapas de correlación encierran núcleos en los grupos anterior, de la línea media, posterior y pulvinar; sin embargo, respetando la mayoría de los núcleos intralaminares. Se acentúan especialmente AD, AV, LD, MD, CL, Pv, LP, PuL y PuM. Funcionalmente, la correlación del grupo de núcleos anteriores se explica porque estos núcleos están asociados con el sistema límbico e incluyen principalmente la red hipocampal-diencefálica y parahippocampal-retroesplenial46,47. Por la presente, rodee AM, AV y LD la red temporo-amígdala-orbitofrontal, que integra la sensación visceral y la emoción con la memoria semántica y el comportamiento.

La participación constante de CL, el núcleo intralaminar más grande, probablemente se deba a su proyección hacia el colículo superior (SC), vinculándose a áreas relacionadas con los movimientos oculares, la función visual y la conciencia48. Ya se ha señalado la implicación de CL en la DMN49, y se sospecha que CL promueve el resurgimiento de la conciencia a través de su conexión con las áreas tegmentales ventrales (VTA).

Finalmente, la elevación del LP y la alta correlación de PuI y PuL reflejan conexiones con áreas visuales en el lóbulo parietal (SPL, IPL, IPS)50,51. Se puede sospechar una correspondencia similar para PuM, que refleja la conectividad recíproca con la circunvolución temporal superior, la corteza cingulada, la amígdala y la ínsula.

El SM está involucrado en la acción y ejecución motora, la percepción somatosensorial, la somesthesis y la percepción del dolor. Las conexiones corticotalámicas involucran núcleos de los grupos intralaminar, posterior, pulvinar y lateral, pero están menos extendidas que los núcleos de la línea media. Predominan especialmente CM, Li/SG, los núcleos posteriores, PuA y los núcleos sensoriomotores VPL, VM y VPI. De este modo, la elevación del CM intralaminar es notable ya que el CM pertenece junto con el núcleo parafascicular Pf al complejo núcleos troncotalámicos centromediano-núcleo parafascicular (CM-Pf). Los núcleos talámicos intralaminares son el prototipo del sistema de proyección talámica con conexiones importantes que unen la corteza cerebral a través de los ganglios basales52. En concreto, el CM proyecta las partes central y lateral del globo pálido externo, el globo pálido interno, la sustancia negra y el núcleo subtalámico53.

La correlación entre Li/SG, Po y MGN puede relacionarse con el procesamiento sensoriomotor y la coordinación visomotora. SG a menudo se ve junto con Li como un único complejo limitante-suprageniculado (Li/SG)32,52, ya que ambos reciben fibras espinotalámicas del SC, las extienden al complejo posterior ventral (VP) y se proyectan al núcleo caudado54 ,55,56. El núcleo posterior Po, ubicado en la cara dorsolateral de SG, parece constituir parte del tálamo somatosensorial32,52. La contribución del núcleo pulvinar anterior (PuA) podría deberse al procesamiento de la información somatosensorial57 procedente del lóbulo parietal somatosensorial poscentral.

Finalmente, la participación de VPL, VPM y VPI refleja adecuadamente su participación en la red SM, ya que el núcleo posterolateral ventral (VPL) recibe información somatosensorial del tronco, las extremidades y la cabeza, el núcleo ventroposterior (VPM) de aferentes ascendentes del trigémino. , y las fibras del núcleo posteroinferior (VPI) del pedúnculo cerebeloso superior. De igual forma cumple la ausencia de los núcleos motores VA y VM58 con el estado de reposo.

Aunque las áreas corticales de la red AU rodean las principales áreas bilaterales del lóbulo temporal, los mapas de correlación talámica son, en promedio, poco sospechosos. Aunque, el ligero dominio del lado derecho para todos los núcleos disminuye en el mapa WTA, de modo que solo quedan restos de Li/SG, MGN y núcleos sensoriomotores derechos (VPL, VPM y VPI). Además, al igual que el SM, presenta AU, notable supresión de la Hb.

La red EX que comprende la corteza prefrontal dorsolateral bilateral (DLPFC) y la corteza parietal posterior (PPC) sirve como centro central para el mantenimiento y la manipulación de la información y la toma de decisiones en el comportamiento dirigido a objetivos59. Se activa durante las tareas cognitivas que requieren atención externa, como la memoria de trabajo, la integración relacional, la inhibición de la respuesta, el cambio de tareas y varios procesos de pensamiento creativo60.

Contrariamente a la afectación casi bilateral de las áreas corticales, el tálamo muestra un predominio ligeramente del lado derecho, en el que los núcleos intralaminares, Po, MGN y PuM derechos están elevados. Sin embargo, los núcleos dominantes son Hb derecho y LI/SG, alcanzando una correlación máxima, aunque casi ausente en el mapa WTA, mientras que sobreviven los núcleos motores derechos VA y VL58. La interpretación funcional sigue siendo que el compromiso fuerte y selectivo de la Hb derecha y los núcleos Li/SG adyacentes en los mapas de correlación es un desafío. Anatómicamente, la Hb se divide en dos subregiones en los mamíferos: la habénula medial y lateral. La habénula lateral es, por lo tanto, una fuente de señales relacionadas con la recompensa negativa en las neuronas dopaminérgicas61, ya que conecta el tabique, el hipotálamo, el prosencéfalo basal, el globo pálido y la corteza prefrontal con los sistemas dopaminérgico, serotoninérgico y noradrenérgico62. Por tanto, no es de extrañar que la Hb forme parte de la red EX y esté implicada en las respuestas conductuales al dolor, estrés, ansiedad, sueño y recompensa, y su disfunción se asocie a depresión, esquizofrenia y psicosis inducida por fármacos63, 64. Al inhibir las neuronas liberadoras de dopamina, la activación de la Hb también suprime el comportamiento motor65. Así, como estructura altamente conservada en el cerebro, la Hb proporciona un mecanismo fundamental para la supervivencia y la toma de decisiones. Sin embargo, la dominancia del lado derecho y la desaparición de Hb en el mapa WTA solo pueden explicarse en parte por su volumen relativamente pequeño (26 vóxeles), que podría enfrentar una superposición con otros núcleos. También puede deberse a la plantilla talámica del atlas de Morel, que utiliza plantillas bilaterales idénticas.

La red de RF incluye las áreas parietal y frontal derechas, pero también las áreas temporales, así como partes de la corteza motora suplementaria derecha. Contiene una red activa a través de varias tareas, incluida la atención sostenida66, la inhibición de la respuesta67 y la regulación de la excitación68, todas involucrando redes corticales lateralizadas a la derecha, lo que sugiere que estas regiones están al servicio de funciones cognitivas más generales69.

Sin embargo, la participación talámica del RF es ligeramente dominante a la izquierda, pero se distribuye relativamente por igual en todos los núcleos y no muestra valores atípicos importantes. Mientras que el mapa WTA revela una distribución diferente, ya que MD, CL, LP y todos los núcleos laterales predominantemente izquierdos, excepto VPI, son bilateralmente dominantes.

Sin embargo, la participación mínima de los núcleos junto con un ligero predominio del lado izquierdo indica que la mayor parte del procesamiento se realiza entre diferentes áreas corticales y los hemisferios sin participación talámica. Sin embargo, la correlación levemente mejorada de MD izquierdo y CL puede explicarse porque ambos están relacionados anatómica y funcionalmente con áreas relacionadas con los movimientos oculares, la función visual y la conciencia. Específicamente, MD reconoce la memoria y las redes corticales reguladoras, particularmente cuando se requiere el mantenimiento de la actividad continua y la extensión temporal en las áreas del lóbulo frontal70,71. De manera similar, CL tiene conectividad intrínseca con los núcleos talámicos anteriores y recibe información del sistema de activación reticular del tronco encefálico.

La red LF comprende predominantemente áreas parietales, temporales y frontales en el hemisferio izquierdo. Sin embargo, en contraste con la red de RF, se produjo un cambio parietal de IPL e IPS a SPL y áreas frontales. Funcionalmente, la red LF está más fuertemente vinculada al pensamiento relacional72 y se ha asociado con la comprensión del lenguaje, ya que la disminución de la conectividad LF en pacientes con accidente cerebrovascular se asoció con el deterioro de la función del lenguaje en su capacidad de comprensión73. En correspondencia con la dominancia cortical del lado izquierdo, la correlación talámica muestra una dominancia del lado izquierdo sin valores atípicos prominentes. La correlación relativamente homogénea indica que la comunicación dentro de la red frontoparietal izquierda se mantiene principalmente mediante procesamiento corticocortical ipsilateral sin participación talámica. Por tanto, en el mapa WTA no queda ninguna aportación sustancial.

La conectividad funcional específica del grupo principal del tálamo con cada red brinda una visión detallada de las contribuciones específicas del grupo talámico de cada red (Tabla complementaria 7). La mayor conectividad del grupo anterior con la DMN indica memoria conocida y contribuciones específicas de la atención74,75. LGN y MGN son principalmente los núcleos de relevo con el tálamo y, curiosamente, exhibieron la mayor conectividad con la red ejecutiva, lo que se alinea con las funciones sugeridas de orden superior de LGN76 y MGN en la cognición humana77. La red ejecutiva también muestra la mayor conectividad con la intralaminar, que se alinea con las funciones de orden superior conocidas y los estudios de conectividad anatómica78,79,80. La red SM exhibe la mayor conectividad con los grupos posterior, pulvinar y lateral en reposo32,81. Esto puede deberse, entre otras razones, a las interacciones córtico-corticales necesarias para mantener la actividad en curso82,83,84. La dinámica cortical recurrente mantenida a través de los núcleos talámicos y las vías transtalámicas puede ser la base de la mayor conectividad entre Li/SG, el grupo de la línea media y la red auditiva en reposo. Sin embargo, se anticipa mucho trabajo para vincular la hipótesis sugerida y las especulaciones en la discusión para forjar un papel mecanicista y causal claro de las interacciones cortico-talámicas.

La clasificación de la conectividad de la red muestra un compromiso variable del tálamo con las redes (Fig. 4). La red frontoparietal derecha muestra la mayor conectividad con el tálamo en reposo. Se sugiere que ambas redes frontoparietales desempeñan un papel en la cognición de alto nivel y las tareas conductuales adaptativas, es decir, la memoria de trabajo, el razonamiento, el cambio de configuración, la inhibición de la respuesta, la atención selectiva y la resolución de problemas85. Las tres redes visuales se alinean casi juntas, lo que sugiere una conectividad córtico-talámica similar en condiciones de ojos abiertos. El cerebelo muestra la menor conectividad en reposo, lo que posiblemente indica su función inferior durante el reposo. Sin embargo, se necesitan investigaciones similares en exámenes de resonancia magnética funcional funcional para interpretar mejor la comunicación específica de la red con el tálamo.

La relación del mapeo del comportamiento mediante el análisis de temas reveló correlaciones distintas, que están parcialmente asociadas con núcleos de tálamo idénticos, lo que sugiere los diversos aspectos funcionales y de comportamiento del tálamo (Fig. 9 y Figs. Suplementarias 10-19).

Sin embargo, las redes funcionales CB, SM y Rfro se superponen con núcleos similares en una extensión espacial variable, con mapas temáticos casi específicos de la red. Las tres redes visuales poseen un procesamiento específico del comportamiento, pero se superponen con los grupos de núcleos posterior y pulvinar. Más específicamente, el grupo de núcleos pulvinares está implicado en facilitar el procesamiento visual en la corteza1,31,86. Sin embargo, el mapeo de temas muestra su superposición con temas de Rfro, SM, CB, DMN y las tres redes visuales. Este hallazgo sugiere que los núcleos pulvinares poseen un papel conductual más destacado que el señalado anteriormente87,88. Sin embargo, la evidencia reciente89,90,91 y la conectividad del pulvinar con las áreas parietal y frontal86 sugieren la validez de nuestro análisis temático.

Además, los núcleos del tálamo específicos del relé no solo están asociados con mapas de temas de comportamiento específicos del relé, sino también con diversas tareas mentales de orden superior. Por ejemplo, la red Rfro se superpone con la superposición de núcleos de grupo posterior y lateral y está asociada con mapas de temas de control-conflicto-tarea, memoria-trabajo-wm y respuesta-inhibición-control. Estas observaciones basadas en temas sugieren que el tálamo funciona de manera análoga a una computadora, donde muchos programas con diferente contenido funcional pueden operar utilizando los mismos componentes del procesador.

El análisis de mapeo de temas de neurosynth se basa en los mapas corticofuncionales disponibles publicados en 2009 por Smith et al.12. Por lo tanto, el mapeo de funciones mentales con el análisis de mapeo de temas de neurosynth ofrece una comprensión adicional de la asociación conductual cortico-talámica. En resumen, el estudio se suma al conocimiento actual de las interacciones cortico-talámicas al agregar la idea de que algunos temas comparten núcleos idénticos. Además, el análisis también indica diferencias de lateralidad hemisférica.

La comparación de diferentes mapas de tálamo correlacionados con RSN corticales, porcentaje de conectividad, el ganador se lo lleva todo y mapas temáticos asociados reveló una correspondencia aproximada, así como algunas diferencias específicas (Figuras complementarias 5-9).

Las observaciones en el estudio siguen siendo tentativas debido a las limitaciones. La superposición considerable de la mayoría de las RSN, especialmente en las áreas occipital parietal y frontal, provoca una superposición sustancial de la actividad talámica y disminuye la especificidad de los valores de correlación obtenidos. En segundo lugar, la asignación de las áreas corticales de la RSN utilizando los atlas de software disponibles en FSL es limitada ya que (i) se basa en una muestra limitada de 36 sujetos, (ii) no existe una red de prominencia separada y (iii) el cerebelo RSN se superpone ligeramente con las cortezas visuales, (iv) el JHA no incluye partes importantes del lóbulo frontal y temporal inferior.

En cuanto a la anatomía, el atlas de los núcleos talámicos se basa en seis mapas derivados de montones de secciones de cerebro procesadas histológicamente mediante la combinación de tres series diferentes de los hemisferios derecho e izquierdo para construir un modelo de superficie tridimensional único de 29 núcleos talámicos principales92. Por lo tanto, la plantilla de cada núcleo se aplica a ambos hemisferios y, por lo tanto, no puede verse como una muestra representativa de una población más grande93,94,95. Debido a la gran variación en el tamaño de los núcleos (min: MV: 14 y PuA: 376 voxel) y las supuestas diferencias de lateralidad, la asignación adecuada de cada núcleo a las redes corticales es limitada y una fuente de errores sin resolver. Además, no está claro si las plantillas definidas histológicamente reflejan propiedades funcionales de la conectividad cortical-talámica, ya que la mayoría de los núcleos poseen conexiones internas intensas y pueden segregarse aún más en diferentes dominios funcionales y/o más pequeños.

Al igual que la edad y el género, las variables motoras, sensoriales, límbicas, cognitivas y posiblemente muchas otras de una persona pueden dar forma a la configuración de los núcleos talámicos. El uso del morel-atlas ignora esta variabilidad intrínseca con respecto a la lateralidad como diferencias interindividuales. Por tanto, esto limita la calidad de las observaciones realizadas a nivel de cada núcleo talámico. Aunque un método de segmentación como THOMAS96 utiliza secuencias de resonancia magnética especializadas para segmentar los núcleos del tálamo, este esquema de adquisición refinado no está disponible en el conjunto de datos de HCP. Las imágenes estructurales HCP representan los límites de los núcleos como más continuos que las imágenes MPRAGE anuladas de WM que se muestran en 7 o 3 T96. Reemplazar el análisis presentado en el manuscrito con THOMAS96 podría ilustrar mejor la anatomía talámica interindividual y, por lo tanto, dar como resultado un patrón de conectividad cortico-talámica refinado. Por lo tanto, THOMAS96 sigue siendo una opción significativa para estudios futuros.

Finalmente, la evaluación de las diferencias de conectividad corticotalámica en reposo y su asignación a los núcleos talámicos representa un enfoque simple y algo tosco para inferir su papel específico en concierto con RSN cortical. Además, el estudio no evaluó las diferencias interindividuales. Hay tesoros de información no revelados que subrayan y respetan la variabilidad interindividual, lo que debe seguirse como un esfuerzo de investigación.

En definitiva, la correlación funcional no implica causalidad97. Porque las mediciones de rsfMRI solo prueban las señales de baja dimensión en contraste con la inmensidad del potencial de comunicación en el cerebro97. Por lo tanto, la claridad causal se ve comprometida. Puede haber información sobre causalidad en esta conectividad funcional, pero no una realidad causal debido a la confianza en las mediciones de rsfMRI de baja dimensión. Sin embargo, la investigación de la actividad en curso, es decir, las señales del estado de reposo mediante el análisis de correlación, desempeña un papel esencial en la determinación de las funciones corticales y, por lo tanto, no debe ignorarse.

Los datos se seleccionaron del conjunto de datos HCP98, y se eligieron 730 conjuntos de datos, que pasaron por la tubería completa de adquisición de resonancia magnética estructural, 4 estados de reposo y 7 sesiones de tareas (consulte el protocolo de imágenes: https://protocols.humanconnectome.org/HCP /3T/imaging-protocols.html). Los 730 sujetos comprendían 329 hombres y 401 mujeres de 22 a 37 años (693 diestros y 37 zurdos).

HCP obtuvo el consentimiento informado de los participantes. Además, a los participantes se les permitió compartir sus datos a través de Internet, es decir, ConnectomeDB, para uso de otros científicos o del público en general con un número de código98,99. El número de código permite mantener su privacidad.

El diagrama de flujo muestra los principales pasos de procesamiento (Fig. 10). El análisis de datos primero investiga las asignaciones anatómicas de los mapas Smith-10, con tres atlas disponibles. Posteriormente, se utilizan mapas Smith-10 para investigar la conectividad con el tálamo. El análisis de conectividad del tálamo representa mapas de efectos fijos y análisis de conectividad porcentual con todo el tálamo, grupos de núcleos y núcleos. Además, se analizó el porcentaje de conectividad de los núcleos núcleo-matriz. Además, se exploró la conectividad más sólida utilizando el enfoque de que el ganador se lo lleva todo. Finalmente, un análisis separado decodifica la asociación específica de la red con los mapas temáticos de neurosynth.

Flujo de trabajo resumido según los pasos realizados. (1) El primer análisis se relaciona con las asignaciones anatómicas de los mapas Smith-10. (2–6) Análisis de correlación entre redes funcionales a gran escala (Smith-10) y tálamo. 2: Los pasos de preprocesamiento mencionados describen los pasos principales en la ilustración gráfica. La canalización de procesamiento mínimo de HCP incluye una descripción más detallada del flujo de trabajo de preprocesamiento (véanse las Figs. 7 y 8 en Glasser et al.110), el análisis de temas de Smith-10 y la visualización de temas altamente correlacionados dentro del tálamo. Las figuras están diseñadas usando biorender.

Calculamos las asignaciones anatómicas de 10 mapas cerebrales realizando un análisis de superposición porcentual con el atlas histológico de Juelich (JHA) 100,101,102, el atlas cortical de Harvard-Oxford (HOA) 103,104,105,106 y el atlas de Brodman (BAA). Tomamos las etiquetas JHA y HOA del directorio de atlas de FSL107. El BAA se tomó del directorio de plantillas de micras108. Las plantillas de atlas coincidentes se tomaron para el análisis de superposición porcentual. Los mapas cerebrales se establecieron en un umbral de 0,2 utilizando fslmaths para eliminar las correlaciones espurias generalizadas. Las etiquetas JHA se extrajeron utilizando las etiquetas del atlas de máxima probabilidad. El análisis del porcentaje de superposición explica el porcentaje de superposición de las etiquetas del atlas con los mapas cerebrales Smith-10. Por lo tanto, la superposición presentada representa el porcentaje de superposición de las etiquetas JHA, HOA y BAA (Tablas complementarias 1–3) con cada mapa Smith-10. Al principio, el análisis determinó la superposición entre cada mapa Smith-10 con las etiquetas del atlas. En el siguiente paso, se determinó el porcentaje de superposición dividiendo el número de vóxeles superpuestos dentro de la etiqueta por el número total de vóxeles en la etiqueta del atlas.

Los mapas de volumen cortical de RSN se umbralizaron (<2) y se mapearon en el atlas109 de superficie Conte69 32 K para los hemisferios izquierdo y derecho. La suma del volumen de los vértices se calculó utilizando el banco de trabajo del conectoma. El análisis de conectividad se basa en el espacio de volumen. Los mapas de superficie se calcularon solo para la visualización RSN para una mejor representación.

Los 10 mapas de estado de reposo cortical se obtuvieron del trabajo de red funcional cortical Smith-1012 (https://www.fmrib.ox.ac.uk/datasets/brainmap+rsns).

Los datos preprocesados ​​y sin ruido de ICA se tomaron de la base de datos HCP utilizando FSL-Fix. La canalización de preprocesamiento se analiza en el artículo Glasser110. El ruido en los datos de HCP, es decir, los efectos del movimiento, la fisiología no neuronal, los artefactos del escáner y otras fuentes molestas, se eliminaron mediante un clasificador basado en el aprendizaje automático, es decir, FSL-Fix111,112. Los datos se suavizaron con un núcleo gaussiano de 3,5 mm utilizando fslmaths.

Los mapas corticales de Smith-10 se establecieron en un umbral de 0,2 y se separaron para cada hemisferio cerebral para determinar sus correlaciones corticotalámicas ipsilaterales. La conectividad basada en semillas del estado de reposo fMRI de FSL (FSL-SBCA)113 se utilizó para calcular las correlaciones parciales de las redes de estado de reposo cortical ipsilateral al tálamo ipsilateral por separado para cada sesión de cada sujeto en los conjuntos de datos de rfMRI.

El análisis de correlación dio como resultado un mapa separado para cada RSN en cada una de las cuatro sesiones de rsfMRI en cada sujeto. Cada vóxel representaba el valor de correlación para la red cortical respectiva. Se sumó la correlación de todas las redes, y luego cada mapa de red individual se dividió por la suma de todos los mapas, lo que resultó en mapas normalizados. Además, se realizó un análisis de efectos fijos entre sujetos.

Cada mapa de grupo 4D normalizado contenía diez valores para cada vóxel que representan una contribución relativa a cada red. Sumamos los valores dentro de cada núcleo talámico para cada red cortical. La suma de cada núcleo se dividió por la suma total de los mismos núcleos en todas las redes. La proporción resultante (multiplicada por 100) infirió el porcentaje de contribución de comunicación de cada núcleo talámico a cada red cortical durante el descanso. Los valores de conectividad porcentual específicos de núcleos se agruparon aún más para determinar su conectividad porcentual específica de grupo de núcleos. Además, se determinó el porcentaje de conectividad del tálamo completo para cada red funcional calculando primero la suma específica de la red dentro de la máscara del tálamo completo y dividiéndola por la suma de todas las redes, y luego multiplicándola por 100.

Las correlaciones más fuertes en cada vóxel se calcularon utilizando el enfoque WTA en los mapas de grupos de efectos fijos. El análisis de diferencia hemisférica se realizó restando cada grupo ganador derecho de cada grupo ganador izquierdo.

Análisis de correspondencia histológica: superposición de dados Se determinaron las asignaciones espaciales del grupo WTA para asignar sus núcleos talámicos subrayados92.

Los valores porcentuales de conectividad de cada núcleo (Tabla complementaria 4) se agruparon en sus grupos de núcleos de núcleo y matriz correspondientes. En el siguiente paso, se realizó una prueba estadística para determinar la diferencia entre todos los valores porcentuales de conectividad en el grupo central y matriz usando R, es decir, i) prueba t de dos muestras: t.test(núcleo, matriz), ii ) Prueba de suma de rangos de Wilcoxon: prueba de Wilcox (núcleo, matriz, emparejado = FALSO, alternativa = "dos lados"). Ver resultados detallados y discusión en la Nota complementaria 2.

El metanálisis de neurosynth basado en temas36,37 se realizó con el paquete NiMARE python114. El flujo de trabajo de python de NiMARE descargó primero el conjunto de datos del neurosintetizador LDA50. El segundo paso convirtió el conjunto de datos descargado en el archivo de conjunto de datos de NiMARE. En el tercer paso, se entrenó el decodificador de correlación. En el cuarto paso, se decodificó la red funcional a gran escala Smith-10 (Fig. 8 y Datos complementarios 1).

Los mapas temáticos altamente correlacionados (p 0,001) dentro de cada red funcional Smith-10 se combinaron (>±0,2 correlación/r) para representar la contribución específica del tálamo (Fig. 9). En el paso final, la contribución de los núcleos específicos del tálamo se asignó dentro del tálamo92 calculando el porcentaje de superposición (Fig. 9 y Tabla complementaria 11). Además, la representación separada de cada mapa temático revela asociaciones detalladas específicas del tema con el tálamo (Figuras complementarias 10–19/Tabla 12/Nota 3).

El análisis de correlación dio como resultado un mapa separado para cada RSN en cada una de las cuatro sesiones de rsfMRI en cada sujeto. Cada vóxel representaba el valor de correlación para la red cortical respectiva. Se sumó la correlación de todas las redes, y luego cada mapa de red individual se dividió por la suma de todos los mapas, lo que resultó en mapas normalizados. Además, se realizó un análisis de efectos fijos entre sujetos (n = 730) usando FSL. En la comparación del núcleo y la matriz, los valores porcentuales de conectividad de cada núcleo en cada grupo (Tabla complementaria 4) para el tálamo izquierdo y derecho se probaron utilizando el software R con una prueba t de dos muestras y una prueba de suma de rangos de Wilcoxon, es decir, ( i) prueba t de dos muestras: prueba t (núcleo, matriz), (ii) prueba de suma de rangos de Wilcoxon: prueba de Wilcox (núcleo, matriz, emparejado = FALSO, alternativa = "dos lados"). Finalmente, los mapas de temas se establecieron como umbrales p 0.001 (función FSL ptoz para eso (ptoz 0.001 −2, donde 0.001 es el valor p y −2 usa conversión de 2 colas).

Más información sobre el diseño de la investigación está disponible en el Resumen de informes de investigación de Nature vinculado a este artículo.

Los conjuntos de datos analizados durante el estudio actual están disponibles en el repositorio del proyecto Human connectome (http://www.humanconnectomeproject.org/). El estudio se realizó de acuerdo con los términos de uso de datos de acceso abierto del consorcio WU-Minn HCP del proyecto Human connectome. El estudio utilizó conjuntos de datos del proyecto Human connectome (HCP). Obtuvimos permiso de uso de datos de HCP bajo términos de uso de datos abiertos. Por lo tanto, no se requirió aprobación ética adicional. El proyecto HCP (https://www.humanconnectomeproject.org/) es una iniciativa abierta de los NIH y cuenta con la aprobación ética requerida para la adquisición y distribución pública de datos. Los datos de origen para los gráficos de figuras están disponibles en Datos complementarios 2. Además, todos los datos de origen visualizados en las figuras están disponibles en: https://figshare.com/articles/journal_contribution/Thalamus_Communications_Biology_paper_data_and_code/21231875

El análisis se realizó utilizando el software disponible públicamente. La biblioteca de software FSL se utilizó para la correlación y el análisis estadístico. https://fsl.fmrib.ox.ac.uk/fsl/fslwiki. Análisis de temas: https://nimare.readthedocs.io/en/latest/index.html. Visualización de la corteza y el tálamo: https://www.humanconnectome.org/software/connectome-workbench. Códigos de visualización: Figs. 1, 3, 4a, b, 9 y Figs. complementarias. 1/2/4/5/6 se visualizaron utilizando los datos proporcionados en Microsoft Excel. El código de la figura 1 (usando el banco de trabajo de conectoma), la figura 4c (usando R-Studio) y la figura complementaria 3 (usando python-seaborn) están disponibles en: https://figshare.com/articles/journal_contribution/Thalamus_Communications_Biology_paper_data_and_code /21231875.

Sherman, SM en Progreso en la investigación del cerebro vol. 149 107–126 (Elsevier, 2005).

Sherman, SM El tálamo es más que un simple relevo. actual Opinión Neurobiol. 17, 417–422 (2007).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Sherman, SM & Guillery, RW El papel del tálamo en el flujo de información a la corteza. Filosofía Trans. R. Soc. B Biol. ciencia 357, 1695–1708 (2002).

Artículo Google Académico

Sherman, SM & Guillery, RW en Exploración del tálamo y su papel en la función cortical 253–286 (MIT Press, 2006).

Liu, J. et al. Control selectivo de frecuencia de redes corticales y subcorticales por parte del tálamo central. eLife 4, e09215 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Alonso, JM & Swadlow, HA El tálamo controla la dinámica cortical recurrente. Nat. Neurosci. 18, 1703-1704 (2015).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Brea, J. & Gerstner, W. ¿La neurociencia computacional necesita nuevos paradigmas de aprendizaje sináptico? actual Opinión Comportamiento ciencia 11, 61–66 (2016).

Artículo Google Académico

Ward, LM El tálamo: puerta de entrada a la mente. Wiley Interdiscip. Rev. Cog. ciencia 4, 609–622 (2013).

Artículo PubMed Google Académico

Ward, LM La teoría central dinámica talámica de la experiencia consciente. Consciente. Cognición 20, 464–486 (2011).

Artículo Google Académico

Redinbaugh, MJ et al. El tálamo modula la conciencia a través del control de capas específicas de la corteza. Neurona 106, 66.e12–75.e12 (2020).

Artículo Google Académico

Whalley, K. Controlando la conciencia. Nat. Rev. Neurosci. 21, 181–181 (2020).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Smith, SM et al. Correspondencia de la arquitectura funcional del cerebro durante la activación y el reposo. proc. Academia Nacional. ciencia EE. UU. 106, 13040–13045 (2009).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Biswal, BB et al. Hacia la ciencia del descubrimiento de la función del cerebro humano. proc. Academia Nacional. ciencia USA 107, 4734–4739 (2010).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Fox, MD & Raichle, ME Fluctuaciones espontáneas en la actividad cerebral observadas con imágenes de resonancia magnética funcional. Nat. Rev. Neurosci. 8, 700–711 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Justo, DA et al. Desarrollo de distintas redes de control mediante segregación e integración. proc. Academia Nacional. ciencia EE. UU. 104, 13507–13512 (2007).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Beckmann, CF, DeLuca, M., Devlin, JT & Smith, SM Investigaciones sobre la conectividad en estado de reposo utilizando análisis de componentes independientes. Filosofía Trans. R. Soc. largo B Biol. ciencia 360, 1001–1013 (2005).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Glasser, MF et al. Una parcelación multimodal de la corteza cerebral humana. Naturaleza 536, 171–178 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Schaefer, A. et al. Parcelación local-global de la corteza cerebral humana a partir de resonancia magnética de conectividad funcional intrínseca. cerebro. Corteza 28, 3095–3114 (2018).

Artículo PubMed Google Académico

Kieliba, P., Madugula, S., Filippini, N., Duff, EP y Makin, TR La conectividad intrínseca a gran escala es constante en las diferentes demandas de tareas. PLoS ONE 14, e0213861 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhang, D. et al. Relaciones funcionales intrínsecas entre la corteza cerebral humana y el tálamo. J. Neurofisiol. 100, 1740–1748 (2008).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Zhang, D., Snyder, AZ, Shimony, JS, Fox, MD y Raichle, ME Mapeo de conectividad funcional y estructural no invasivo del sistema talamocortical humano. cerebro. Corteza 20, 1187–1194 (2010).

Artículo PubMed Google Académico

Kim, DJ-J., Park, B. y Park, H.-J. Identificación funcional basada en la conectividad de las subdivisiones de los ganglios basales y el tálamo mediante análisis de componentes independientes multinivel de IRMf en estado de reposo. Tararear. Mapa cerebral. 34, 1371–1385 (2013).

Artículo PubMed Google Académico

O'Muircheartaigh, J. et al. Conectividad estructural y funcional talamocortical anormal en la epilepsia mioclónica juvenil. Cerebro 135, 3635–3644 (2012).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Kumar, VJ, van Oort, E., Scheffler, K., Beckmann, CF y Grodd, W. Anatomía funcional del tálamo humano en reposo. Neuroimagen 147, 678–691 (2017).

Artículo PubMed Google Académico

Ji, B. et al. Parcelación dinámica del tálamo a partir de datos de fMRI en estado de reposo. Tararear. Mapa cerebral. 37, 954–967 (2016).

Artículo PubMed Google Académico

Zhang, S. & Li, C.-SR Parcelación de conectividad funcional del tálamo humano mediante análisis de componentes independientes. Conexión cerebral. 7, 602–616 (2017).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Fan, Y. et al. Parcelación del tálamo basada en la conectividad funcional: un método de agrupamiento no supervisado y su investigación de validez. Conexión cerebral. 5, 620–630 (2015).

Artículo PubMed Google Académico

Wagner, F. et al. Predicción de resultados con conectividad funcional en estado de reposo después de un paro cardíaco. ciencia Rep. 10, 11695 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Passiatore, R. et al. Cómo el aprendizaje reciente da forma al cerebro: reconfiguración funcional dependiente de la memoria de los circuitos cerebrales. NeuroImagen 245, 118636 (2021).

Artículo PubMed Google Académico

Jones, EG (ed.) El Tálamo (Springer, 1985).

Sherman, SM & Guillery, RW Explorando el tálamo y su papel en la función cortical. (Mit Press, 2009).

Mai, JK & Forutan, F. en El sistema nervioso humano (tercera edición) (eds. Mai, JK & Paxinos, G.) 618–677 ( Academic Press , 2012 ).

Jones, EG Punto de vista: el núcleo y la matriz de la organización talámica. Neurociencia 85, 331–345 (1998).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Muller, EJ et al. Las subpoblaciones talámicas del núcleo y la matriz se relacionan con gradientes de conectividad cortical espacio-temporal. Neuroimagen 222, 117224 (2020).

Artículo PubMed Google Académico

Piantoni, G., Halgren, E. & Cash, SS La contribución del núcleo talamocortical y las vías de la matriz a los husos del sueño. Plástica neural. 2016, e3024342 (2016).

Artículo Google Académico

Poldrack, RA et al. Descubrir las relaciones entre la mente, el cerebro y los trastornos mentales mediante el mapeo de temas. Cómputo PLoS. Biol. 8, e1002707 (2012).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Yarkoni, T., Poldrack, RA, Nichols, TE, Van Essen, DC y Wager, TD Síntesis automatizada a gran escala de datos de neuroimagen funcional humana. Nat. Métodos 8, 665–670 (2011).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Salo, T. et al. NiMARE: investigación de metanálisis de neuroimagen. Reinar. Neurolibre 1, 7 (2022).

Artículo Google Académico

Zajzon, B. & Morales-Gregorio, A. Vías transtalámicas: fuertes candidatos para apoyar la comunicación entre áreas corticales funcionalmente distintas. J. Neurosci. 39, 7034–7036 (2019).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Rushworth, MFS, Behrens, TEJ y Johansen-Berg, H. Los patrones de conexión distinguen 3 regiones de la corteza parietal humana. cerebro. Corteza 16, 1418–1430 (2006).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Caspers, S. et al. Organización del lóbulo parietal inferior humano basada en la arquitectura del receptor. cerebro. Corteza 23, 615–628 (2013).

Artículo PubMed Google Académico

Marte, RB et al. Parcelación basada en tractografía de imágenes ponderadas por difusión de la corteza parietal humana y comparación con la conectividad funcional en estado de reposo humano y macaco. J. Neurosci. 31, 4087–4100 (2011).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Castellazzi, G. et al. Una evaluación integral de las redes de estado de reposo: modificación bidireccional de la integridad funcional en las redes cerebro-cerebelosas en la demencia. Frente. Neurosci. 8, 223 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Buckner, RL, Andrews-Hanna, JR y Schacter, DL La red predeterminada del cerebro: anatomía, función y relevancia para la enfermedad. Ana. Academia de Nueva York. ciencia 1124, 1–38 (2008).

Artículo PubMed Google Académico

Andrews-Hanna, JR La red predeterminada del cerebro y su papel adaptativo en la mentalidad interna. Neurocientífico 18, 251–270 (2012).

Artículo PubMed Google Académico

Grodd, W., Kumar, VJ, Schüz, A., Lindig, T. & Scheffler, K. Los núcleos talámicos anterior y medial y el sistema límbico humano: seguimiento de la conectividad estructural mediante imágenes ponderadas por difusión. ciencia Rep. 10, 10957 (2020).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Catani, M., Dell'Acqua, F. & Thiebaut de Schotten, M. Un modelo de sistema límbico revisado para la memoria, la emoción y el comportamiento. Neurosci. biocomportamiento Rev. 37, 1724–1737 (2013).

Artículo PubMed Google Académico

Krout, KE, Loewy, AD, Westby, GW y Redgrave, P. Proyecciones del colículo superior a la línea media y núcleos talámicos intralaminares de la rata. J.Comp. Neurol. 431, 198–216 (2001).

3.0.CO;2-8" data-track-action="article reference" href="https://doi.org/10.1002%2F1096-9861%2820010305%29431%3A2%3C198%3A%3AAID-CNE1065%3E3.0.CO%3B2-8" aria-label="Article reference 48" data-doi="10.1002/1096-9861(20010305)431:23.0.CO;2-8">Artículo CAS PubMed Google Académico

Li, J. et al. Mapeo de la conectividad subcortical de la red de modo predeterminado humano. Neuroimagen 245, 118758 (2021).

Baldwin, MKL, Balaram, P. & Kaas, JH La evolución y funciones de los núcleos pulvinares visuales en primates. J.Comp. Neurol. 525, 3207–3226 (2017).

Artículo PubMed Google Académico

Benarroch, EE Pulvinar: papel asociativo en la función cortical y correlaciones clínicas. Neurología 84, 738–747 (2015).

Artículo PubMed Google Académico

Jones, EG en The Thalamus (ed. Jones, EG) 573–604 (Springer US, 1985).

Ilyas, A., Pizarro, D., Romeo, AK, Riley, KO & Pati, S. El núcleo centromediano: anatomía, fisiología e implicaciones clínicas. J. Clin. Neurosci. https://doi.org/10.1016/j.jocn.2019.01.050 (2019).

Artículo PubMed Google Académico

Asanuma, C., Thach, WT & Jones, EG Distribución de terminaciones cerebelosas y su relación con otras terminaciones aferentes en la región talámica lateral ventral del mono. Res. cerebral. Rev. 5, 237–265 (1983).

Artículo Google Académico

Berkley, KJ Relaciones espaciales entre las terminaciones de las vías motoras y sensoriales somáticas en el tronco encefálico rostral de gatos y monos. I. Entradas sensoriales somáticas ascendentes al diencéfalo lateral. J.Comp. Neurol. 193, 283–317 (1980).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Hu, H. & Jayaraman, A. El patrón de proyección del núcleo suprageniculado al núcleo caudado en gatos. Res. cerebral. 368, 201–203 (1986).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Cusick, CG & Gould, HJ Conexiones entre el área 3b de la corteza somatosensorial y las subdivisiones del complejo nuclear ventroposterior y el núcleo pulvinar anterior en monos ardilla. J.Comp. Neurol. 292, 83–102 (1990).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Mai, JK & Majtanik, M. Hacia una terminología común para el tálamo. Frente. Neuroanat. 12, 114 (2019).

Uddin, LQ, Supekar, KS, Ryali, S. & Menon, V. Reconfiguración dinámica de la conectividad estructural y funcional a través de redes cerebrales neurocognitivas centrales con desarrollo. J. Neurosci. 31, 18578–18589 (2011).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Beaty, RE, Benedek, M., Barry Kaufman, S. & Silvia, PJ El acoplamiento de red predeterminado y ejecutivo respalda la producción de ideas creativas. ciencia Rep. 5, 10964 (2015).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Matsumoto, M. & Hikosaka, O. Habenula lateral como fuente de señales de recompensa negativas en las neuronas de dopamina. Naturaleza 447, 1111–1115 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Namboodiri, V. M. K., Rodriguez-Romaguera, J. & Stuber, G. D. The habenula. Curr. Biol. 26, R873–R877 (2016).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Fakhoury, M. La habénula en los trastornos psiquiátricos: más de tres décadas de investigación traslacional. Neurosci. biocomportamiento Rev. 83, 721–735 (2017).

Artículo PubMed Google Académico

Baker, PM y col. El circuito de la habénula lateral: procesamiento de recompensas y control cognitivo. J. Neurosci. 36, 11482–11488 (2016).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Hikosaka, O. La habenula: de la evasión del estrés a la toma de decisiones basada en valores. Nat. Rev. Neurosci. 11, 503–513 (2010).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Coull, JT, Frith, CD, Frackowiak, RSJ y Grasby, PM Una red fronto-parietal para el procesamiento rápido de información visual: un estudio PET de atención sostenida y memoria de trabajo. Neuropsychologia 34, 1085–1095 (1996).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Garavan, H., Ross, TJ y Stein, EA Dominio hemisférico derecho del control inhibitorio: un estudio de resonancia magnética funcional relacionado con eventos. proc. Academia Nacional. ciencia EE. UU. 96, 8301–8306 (1999).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Kinomura, S., Larsson, J., Gulyás, B. & Roland, PE Activación por atención de la formación reticular humana y núcleos intralaminares talámicos. Ciencia 271, 512–515.

Artículo CAS PubMed Google Académico

Fassbender, C. et al. El papel de una red fronto-parietal derecha en el control cognitivo: activaciones comunes para "señales para atender" e inhibición de la respuesta. J. Psicofisiología. 20, 286–296 (2006).

Schmitt, LI et al. La amplificación talámica de la conectividad cortical sustenta el control atencional. Naturaleza 545, 219–223 (2017).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pérgola, G. et al. El papel regulador del tálamo mediodorsal humano. Cognición de tendencias. ciencia 22, 1011–1025 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Vendetti, MS & Bunge, SA Cambios evolutivos y de desarrollo en la red frontoparietal lateral: un poco hace mucho para la cognición de nivel superior. Neurona 84, 906–917 (2014).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Zhu, D. et al. Cambios de conectividad funcional en la red frontoparietal izquierda después de un accidente cerebrovascular afásico. Frente. Comportamiento Neurosci. 8, 167 (2014).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Aggleton, JP Mirando más allá del hipocampo: viejos y nuevos objetivos neurológicos para comprender los trastornos de la memoria. proc. Biol. ciencia 281, 20140565 (2014).

PubMed PubMed Central Google Académico

Alves, PN et al. Un modelo neuroanatómico mejorado de la red en modo predeterminado reconcilia los hallazgos neuropatológicos y de neuroimagen previos. común Biol. 2, 1–14 (2019).

Artículo Google Académico

Zabbah, S., Rajaei, K., Mirzaei, A., Ebrahimpour, R. y Khaligh-Razavi, S.-M. El impacto del núcleo geniculado lateral y las interacciones corticogeniculadas en la codificación eficiente y el procesamiento de objetos visuales de orden superior. Vis. Res. 101, 82–93 (2014).

Artículo PubMed Google Académico

Keifer, OP Jr., Gutman, DA, Hecht, EE, Keilholz, SD y Ressler, KJ Un análisis comparativo de la conectividad del núcleo geniculado medial humano y de ratón: un estudio de rastreo DTI y anterógrado. Neuroimagen 105, 53–66 (2015).

Artículo PubMed Google Académico

Portada, KK & Mathur, BN Participación del tálamo intralaminar rostral en la cognición y el comportamiento. Frente. Comportamiento Neurosci. 15, 652764 (2021).

Saalmann, YB Influencia talámica medial e intralaminar en la sincronía cortical, la transmisión de información y la cognición. Frente. sist. Neurosci. 8, 83 (2014).

Van der Werf, YD, Witter, MP & Groenewegen, HJ Los núcleos intralaminares y de la línea media del tálamo. Evidencias anatómicas y funcionales para la participación en procesos de activación y conciencia. Res. cerebral. Res. cerebral. Rev. 39, 107–140 (2002).

Artículo PubMed Google Académico

Jones, EG Conjunto de 2 volúmenes del Tálamo. (Prensa de la Universidad de Cambridge, 2007).

Blot, A. et al. Las vías visuales intracorticales y transtalámicas llevan información distinta a las áreas corticales. Neurona 109, 1996 (2021).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Eradath, MK, Pinsk, MA y Kastner, S. Un papel causal para el pulvinar en la coordinación de interacciones cortico-corticales independientes de la tarea. J.Comp. Neurol. 529, 3772–3784 (2021).

Artículo PubMed Google Académico

Sherman, SM & Guillery, RW Funciones distintas para conexiones corticocorticales directas y transtalámicas. J. Neurofisiol. 106, 1068–1077 (2011).

Artículo PubMed Google Académico

Lorenz, R. et al. Disociación de redes cerebrales frontoparietales con optimización bayesiana neuroadaptativa. Nat. común 9, 1227 (2018).

Artículo PubMed PubMed Central Google Académico

Arcaro, MJ, Pinsk, MA & Kastner, S. La organización anatómica y funcional del pulvinar visual humano. J. Neurosci. 35, 9848–9871 (2015).

Artículo CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Berman, RA y Wurtz, RH en Progress in Brain Research, vol. 171 (eds. Kennard, C. & Leigh, RJ) 467–473 (Elsevier, 2008).

Cortes, N. & Van Vreeswijk, C. El papel del pulvinar en la transmisión de información en la jerarquía visual. Frente. computar Neurosci. 6, 29 (2012).

Martínez, A. et al. Contribución específica de la enfermedad de la disfunción pulvinar al deterioro del reconocimiento de emociones en la esquizofrenia. Frente. Comportamiento Neurosci. 15, 787383 (2022).

Michael, GA & Desmedt, S. El procesamiento atencional y pulvinar humano de los distractores visuales. Neurosci. Letón. 362, 176–181 (2004).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Ward, R., Calder, AJ, Parker, M. & Arend, I. Reconocimiento de emociones después del daño pulvinar humano. Neuropsicología 45, 1973–1978 (2007).

Artículo PubMed Google Académico

Krauth, A. et al. Un atlas tridimensional medio del tálamo humano: generación a partir de múltiples datos histológicos. Neuroimagen 49, 2053–2062 (2010).

Artículo PubMed Google Académico

Hutsler, JJ, Loftus, WC y Gazzaniga, MS Variación individual de las asimetrías del área de la superficie cortical. cerebro. Corteza 8, 11–17 (1998).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Watkins, KE et al. Asimetrías estructurales en el cerebro humano: un análisis estadístico basado en vóxeles de 142 resonancias magnéticas. cerebro. Corteza 11, 868–877 (2001).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Bien, CD et al. Un estudio morfométrico basado en vóxeles del envejecimiento en 465 cerebros humanos adultos normales. Neuroimagen 14, 21–36 (2001).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Su, JH et al. Segmentación rápida y totalmente automatizada de núcleos talámicos a partir de resonancias magnéticas estructurales. Neuroimagen 194, 272–282 (2019).

Artículo PubMed Google Académico

Mehler, DMA & Kording, KP El atractivo de declaraciones causales engañosas en la investigación de conectividad funcional. Preimpresión en arXiv https://doi.org/10.48550/arXiv.1812.03363 (2020).

Van Essen, DC et al. El Proyecto Conectoma Humano: una perspectiva de adquisición de datos. Neuroimagen 62, 2222–2231 (2012).

Artículo PubMed Google Académico

Elam, JS et al. El Proyecto Conectoma Humano: una retrospectiva. Neuroimagen 244, 118543 (2021).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Eickhoff, SB et al. Asignación de activaciones funcionales a áreas citoarquitectónicas probabilísticas revisadas. Neuroimagen 36, 511–521 (2007).

Artículo PubMed Google Académico

Eickhoff, SB, Heim, S., Zilles, K. & Amunts, K. Prueba de hipótesis especificadas anatómicamente en imágenes funcionales utilizando mapas citoarquitectónicos. Neuroimagen 32, 570–582 (2006).

Artículo PubMed Google Académico

Eickhoff, SB et al. Una nueva caja de herramientas SPM para combinar mapas citoarquitectónicos probabilísticos y datos de imágenes funcionales. Neuroimagen 25, 1325–1335 (2005).

Artículo PubMed Google Académico

Desikan, RS et al. Un sistema de etiquetado automatizado para subdividir la corteza cerebral humana en resonancias magnéticas en regiones de interés basadas en giros. Neuroimagen 31, 968–980 (2006).

Artículo PubMed Google Académico

Frazier, JA et al. Imágenes de resonancia magnética cerebral estructural de los volúmenes límbico y talámico en el trastorno bipolar pediátrico. Soy. J. Psiquiatría 162, 1256–1265 (2005).

Artículo PubMed Google Académico

Goldstein, JM y col. Anomalías hipotalámicas en la esquizofrenia: efectos sexuales y vulnerabilidad genética. Biol. Psiquiatría 61, 935–945 (2007).

Artículo CAS PubMed Google Académico

Makris, N. et al. Disminución del volumen del lóbulo insular anterior izquierdo y total en la esquizofrenia. Esquizofr. Res. 83, 155–171 (2006).

Artículo PubMed Google Académico

Jenkinson, M., Beckmann, CF, Behrens, TEJ, Woolrich, MW y Smith, SM FSL. Neuroimagen 62, 782–790 (2012).

Artículo PubMed Google Académico

Rorden, C. & Brett, M. Visualización estereotáxica de lesiones cerebrales. Comportamiento Neurol. 12, 191–200 (2000).

Artículo PubMed Google Académico

Van Essen, DC, Glasser, MF, Dierker, DL, Harwell, J. & Coalson, T. Parcelaciones y asimetrías hemisféricas de la corteza cerebral humana analizadas en atlas de superficie. cerebro. Corteza 22, 2241–2262 (2012).

Artículo PubMed Google Académico

Glasser, MF et al. Las canalizaciones mínimas de preprocesamiento para el Proyecto Human Connectome. Neuroimagen 80, 105–124 (2013).

Artículo PubMed Google Académico

Griffanti, L. et al. Eliminación de artefactos basada en ICA y adquisición acelerada de fMRI para mejorar las imágenes de red en estado de reposo. Neuroimagen 95, 232–247 (2014).

Artículo PubMed Google Académico

Salimi-Khorshidi, G. et al. Eliminación automática de ruido de datos de resonancia magnética funcional: combinación de análisis de componentes independientes y fusión jerárquica de clasificadores. Neuroimagen 90, 449–468 (2014).

Artículo PubMed Google Académico

O'Reilly, JX, Beckmann, CF, Tomassini, V., Ramnani, N. y Johansen-Berg, H. Zonas funcionales distintas y superpuestas en el cerebelo definidas por la conectividad funcional en estado de reposo. cerebro. Corteza 20, 953–965 (2010).

Artículo PubMed Google Académico

Salo, T. et al. neurostuff/NiMARE: 0.0.12rc5 https://doi.org/10.5281/zenodo.6603673 (2022).

Descargar referencias

Los datos fueron proporcionados por Human Connectome Project, WU-Minn Consortium (Investigadores principales: DC Van Essen y K. Ugurbil; 1U54MH091657), financiado por los 16 Institutos y Centros NIH que apoyan el NIH Blueprint for Neuroscience Research; y por el Centro McDonnell de Neurociencia de Sistemas de la Universidad de Washington. Agradecemos a Julio Peraza por su ayuda en el uso de la biblioteca de python de NiMARE para el análisis de temas. Este trabajo fue apoyado por la DFG (Concesión número GZ: GR 833/13-1).

Financiamiento de acceso abierto habilitado y organizado por Projekt DEAL.

Instituto Max Planck de Cibernética Biológica, Tubinga, Alemania

Vinod Jangir Kumar, Klaus Scheffler y Wolfgang Grodd

Donders Institute for Brain, Cognition and Behaviour, Center for Cognitive Neuroimaging, Radboud University, Nijmegen, Países Bajos

cristiano f. beckmann

Departamento de Resonancia Magnética Biomédica, Hospital Universitario Tübingen, Tübingen, Alemania

Klaus Scheffler

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VJK realizó la evaluación de datos; el método analítico se basa en el trabajo de CBVJK, KS, CFB y WG realizaron la redacción y las correcciones.

Correspondencia a Vinod Jangir Kumar.

Los autores declaran no tener conflictos de intereses.

Communications Biology agradece a Hao-Ting Wang y a los otros revisores anónimos por su contribución a la revisión por pares de este trabajo. Editores de manejo principal: Camille Maumet y George Inglis.

Nota del editor Springer Nature se mantiene neutral con respecto a los reclamos jurisdiccionales en mapas publicados y afiliaciones institucionales.

Acceso abierto Este artículo tiene una licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0, que permite el uso, el intercambio, la adaptación, la distribución y la reproducción en cualquier medio o formato, siempre que se otorgue el crédito correspondiente al autor o autores originales y a la fuente. proporcionar un enlace a la licencia Creative Commons e indicar si se realizaron cambios. Las imágenes u otro material de terceros en este artículo están incluidos en la licencia Creative Commons del artículo, a menos que se indique lo contrario en una línea de crédito al material. Si el material no está incluido en la licencia Creative Commons del artículo y su uso previsto no está permitido por la regulación legal o excede el uso permitido, deberá obtener el permiso directamente del titular de los derechos de autor. Para ver una copia de esta licencia, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/.

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Kumar, VJ, Beckmann, CF, Scheffler, K. et al. Los núcleos talámicos de relevo y de orden superior muestran una asociación funcional entrelazada con las redes corticales. Commun Biol 5, 1187 (2022). https://doi.org/10.1038/s42003-022-04126-w

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Recibido: 22 febrero 2022

Aceptado: 18 de octubre de 2022

Publicado: 04 noviembre 2022

DOI: https://doi.org/10.1038/s42003-022-04126-w

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