O TÁLAMO COGNITIVO DE PRIMATAS: MAPEAMENTO DAS ENTRADAS SINÁPTICAS NO COMPLEXO TALÂMICO POSTERIOR E PULVINAR

Descrição

O tálamo é um centro fundamental nas redes cerebrais, dando suporte a percepção, cognição, movimento voluntário, memória e excitação. Como tal, é massivamente e reciprocamente conectado, através de múltiplos circuitos, com todas as áreas do córtex cerebral e recebe amplas entradas sinápticas diretas de uma gama surpreendente de sistemas subcorticais, tanto excitatórios quanto inibitórios. Um plano básico comum de cerca de duas dúzias de grupamentos principais de células ("núcleos") foi identificado no tálamo de diferentes filos de mamíferos. Primeiro delineados em seções cerebrais revelados com colorações clássicas, os núcleos talâmicos são caracterizados por diferenças na conectividade e perfis de resposta. Por exemplo, alguns dos caminhos de entrada subcorticais para o tálamo se distribuem de acordo com as fronteiras nucleares definidas histologicamente. Assim, os neurônios ativados por entradas de mecanorreceptores cutâneos e terminações nervosas livres estão em grande parte confinados ao complexo ventroposterior do tálamo, enquanto a entrada retiniana ativa prontamente neurônios no núcleo geniculado lateral dorsal (DLG). Contudo, muitos outros sistemas aferentes para o tálamo, com origem cortical ou subcortical, distribuem-se de acordo com um padrão espacial distinto do observado classicamente (Casa-Torremocha et al., 2022). Dessa forma, os núcleos representam um nível relevante, embora que incompleto de análise da organização e função talâmica (Jones, 2007; Clascá, 2023). As células de projeção talâmicas são o tipo neuronal predominante em todo o tálamo. Notavelmente, evidências acumuladas na última década indicam que as próprias células de projeção recebem diretamente em seus dendritos as sinapses dos caminhos de entrada extrínsecos e enviam seus axônios para fora do tálamo, sem estabelecer circuitos excitatórios entre elas. Assim, os sinais que as células talâmicas enviam ao córtex cerebral refletem essencialmente a combinação específica de entradas corticais e subcorticais que cada uma recebe (Acsady, 2017, 2022; Halassa e Sherman, 2019). A função talâmica mais simples e melhor compreendida é a retransmissão de sinais, que define os chamados núcleos sensoriais ou de "retransmissão de primeira ordem" (fisrt order relay FO, Sherman e Guillery, 1996). As células dos núcleos FO recebem de uma única fonte principal e com mínima convergência de sinapses glutamatérgicas poderosas (por exemplo: um caminho sensorial específico para transmissão da propriocepção ou tato epicrítico); a transmissão deste sinal é modulada por sinapses abundantes, no entanto mais fracas, da camada cortical 6 (L6) (glutamatérgica) e por neurônios do núcleo reticular talâmico (TRN) GABAérgicos (Pinault, 2004; Reichova e Sherman, 2004). Os neurônios nos núcleos restantes do tálamo (coletivamente referidos como núcleos cognitivos (Saalman e Kastner 2015) ou de "retransmissão de ordem superior" (higher order relay, HO; Sherman e Guillery 2002), são inervados convergentemente por mais de um sistema e podem assim realizar modos de processamento de sinal mais complexos e diversos. Além disso, os neurônios dos núcleos HO tipicamente recebem entradas das células piramidais da camada cortical 5 do córtex (L5), que podem convergir entre áreas corticais separadas (Sampathkumar et al., 2021; Casas-Torremocha 2022; Koster e Sherman 2024), e/ou com outras entradas subcorticais, tanto inibitórias quanto excitatórias (Parent e Hazrati, 1995; Power et al 1999; Stepniewska et al., 2000; Bokor et al., 2005; Rovo et al., 2012; Groh et al., 2014; Bickford 2016; Acsady 2022). Variações locais na distribuição espacial, propriedades dinâmicas ou neurotransmissores/receptores presentes nas várias sinapses podem expandir ainda mais, de forma combinatória, a gama de computações executadas pelas células HO (Trageser e Keller, 2004; Lavallee et al., 2005; Groh et al., 2014; Ahissar e Oram, 2015; Acsady, 2022, Casas-Torremocha et al. 2022). Adicionalmente, assim como nos núcleos FO, essas interações são moduladas pelas entradas da camada L6 (glutamato) e TRN (GABA) e dos sistemas neuromodulatórios gerais do encéfalo (serotonérgico, dopaminérgico, acetil-colinérgico, etc.; Pérez-Santos et al. 2021; Garcia-Cabezas et al., 2009; Heckers et al. 1992) Nos primatas, e mais proeminentemente nos humanos, os núcleos HO constituem, a maior parte do tálamo. No entanto, a o circuitaria neuronal desses núcleos permanecem em grande parte uma extrapolação dos dados fragmentários disponíveis em roedores (Casas-Torremocha et al., 2022). Como resultado, falta uma visão coesa da real organização das entradas sinápticas e, portanto, das computações que podem ser executadas pelos neurônios nesses núcleos (Acsady 2022; Cordoba-Claros et al. 2025). O complexo lateral posterior-pulvinar (LP-Pu; Jones 2007; Fan e Bourne 2023), que constitui a maior região HO do tálamo dos primatas. Este complexo abrange varios núcleos citoarquitectónicamente definidos (lateral dorsal, lateral posterior e os quatro principais núcleos do pulvinar (anterior, medial, lateral e inferior). Estudos recentes indicam que esses núcleos são os principais elos talâmicos das redes multirregionais que suportam, entre outras, funções complexas como reconhecimento de objetos, faces individuais e gestos sociais, orientação sensorial de movimentos de habilidade, representação espacial e atenção (Baldwin et al., 2017; Gattass et al., 2018; Hohman-Ludiye e Bourne 2019, Cortes et al., 2024; Córdoba-Claros et al., 2025). Enquanto as conexões corticais e as propriedades de resposta das células já foram investigadas especificamente para alguns desses núcleos (Darian Smith et al., 1999; Shipp 2003; Kaas e Lyon 2007; Lyon et al., 2010), a organização de suas entradas permanece em grande parte inexplorada (Rovó et al., 2012). Combinando métodos de mapeamento sináptico de última geração e rastreamento de conexões, propomos mapear e quantificar a) as fontes ou origens, b) a distribuição subcortical e c) a morfologia dos terminais pré-sinápticos das entradas para o complexo lateral posterior-pulvinar do tálamo do sagui (Callithix Jacchus), modelo internacional para o estudo conectômico e celular do cérebro do primata no-humano (Gong et al. 2025).