El núcleo posterior medial del tálamo y su implicación en los procesos perceptivos y cognitivos

Resumen

Se desconoce en gran medida cómo el sistema somestésico extrae información del flujo de señales sensoriales. La información procedente de las vibrisas es procesada principalmente por dos vías ascendentes paralelas hacia la corteza cerebral. Sin embargo, se desconoce la implicación funcional de las diferentes estructuras que componen dichas rutas. Mediante la combinación de técnicas electrofisiológicas y farmacológicas in vivo en ratas, encontramos diferencias significativas entre estas vías. Aunque está bien asumido que el POm y el VPM responden a la estimulación de las vibrisas contralaterales, encontramos que el primero es capaz de responder también a las ipsilaterales. Mediante la integración de señales simultaneas procedentes de vibrisas en ambos lados de la cara, está implicado en la representación de eventos táctiles bilaterales. Esto demuestra la implicación de los núcleos talámicos sensoriales de tipo 'higher-order' en la percepción bilateral. Encontramos que los núcleos POm están mutuamente conectados a través de la corteza formando un bucle o 'loop' funcional. Revelamos la naturaleza y el contenido de los mensajes transmitidos a través de este circuito mostrando que dichos mensajes son 'patrones estructurados de actividad sostenida'. Estos mensajes son transmitidos preservando su estructura integrada. La implicación de diferentes áreas fue investigada descubriendo que S1 juega un papel protagonista en dicho 'loop' POm-POm. También encontramos diferente implicación laminar en esta área en el procesamiento de actividad sostenida y en su transmisión entre hemisferios. Proponemos un modelo teórico en el que dichos 'patrones estructurados de actividad sostenida' generados por el POm pueden jugar un papel relevante en las funciones perceptivas, motoras y cognitivas. Además, demostramos que el POm está involucrado en la representación de patrones sensoriales complejos. Este núcleo es muy sensible a la activación simultanea de las vibrisas y a las complejas interacciones espaciotemporales que se producen entre ellas. La estructura espaciotemporal de dichos patrones y la complejidad de sus partes son reflejados en precisos cambios de actividad en el POm. Nuestros resultados sugieren que este núcleo podría ser un codificador general de patrones. La naturaleza (estructurada versus discreta), el tipo (sostenido versus transitorio) y el contenido (integrado versus segregado) de la actividad neural procesada y transmitida por estos núcleos determina su implicación funcional y puede permitir clasificarlos. Proponemos la hipótesis de los Componentes Complementarios para explicar estas diferencias. Además, revelamos la capacidad del POm para ajustar el procesamiento en las cortezas S1 y S2 mediante la inducción de una precisa inhibición en determinadas capas corticales. Esta modulación está mediada por neuronas GABAérgicas de la capa 1. La hipótesis de Computación Cortical por Resultados Discretos propuesta aquí puede explicar la implicación funcional de dicho ajuste