視床皮質回路のモチーフ：一般的なフレームワーク

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Neuron.2019 09;103(5):762-770. S0896-6273(19)30555-0. doi: 10.1016/j.neuron.2019.06.005.

視床皮質回路のモチーフ：一般的なフレームワーク

Thalamocortical Circuit Motifs: A General Framework.

Michael M Halassa
S Murray Sherman

PMID: 31487527 PMCID: PMC6886702. DOI: 10.1016/j.neuron.2019.06.005.

抄録

大脳皮質の感覚伝達における視床の役割はよく知られていますが、認知における視床のより広い役割はあまり知られていません。最近の研究では、視床が注意、実行制御、知覚決定などの大脳皮質活動を動的に制御していることが示されているが、このような機能の基盤となる回路メカニズムは不明である。視床は興奮性ニューロンで構成されており、局所的な再帰性興奮性の接続性を持たないため、視床の機能モデルを構築するためには、単一の視床ニューロンの長距離の入出力接続パターンを明らかにすることが重要である。本研究では、この必要性を、コア対マトリクス、一次対高次リレー核などの既存の組織化スキームとの関連で議論する。視床皮質のモチーフに基づいた新しい分類が必要であることを提案する。全体として、我々の合成は、視床組織の理解を、基礎的な応用とトランスレーショナルな応用の両方のシステムと計算神経科学における既存の研究の最前線に置きます。

The role of the thalamus in cortical sensory transmission is well known, but its broader role in cognition is less appreciated. Recent studies have shown thalamic engagement in dynamic regulation of cortical activity in attention, executive control, and perceptual decision-making, but the circuit mechanisms underlying such functionality are unknown. Because the thalamus is composed of excitatory neurons that are devoid of local recurrent excitatory connectivity, delineating long-range, input-output connectivity patterns of single thalamic neurons is critical for building functional models. We discuss this need in relation to existing organizational schemes such as core versus matrix and first-order versus higher-order relay nuclei. We propose that a new classification is needed based on thalamocortical motifs, where structure naturally informs function. Overall, our synthesis puts understanding thalamic organization at the forefront of existing research in systems and computational neuroscience, with both basic and translational applications.