Relais-Neuron

Relais-Neurone gehören zur Hauptpopulation des sensorischen Thalamus. Ihre Aufgabe ist es, Sinnessignale an die entsprechenden Cortex-Areale weiterzuleiten. Die zentrale Fähigkeit der Relais-Zellen besteht darin, asynchron ankommende Sinnesafferenzen in Form von Aktionspotentialen zu verzögern bzw. zu synchronisieren und diese über thalamo-kortikale Verbindungen gebündelt weiterzuleiten. Diese Impulse generieren nun rhythmisierte exzitatorische postsynaptische Potentiale (EPSP) an kortikalen Neuronen. Dies geschieht unter Kontrolle inhibitorischer Rückkopplungen aus dem Nucleus reticularis thalami, welcher wiederum unter Einfluss des ARAS (Ascending reticular arousal system) bzw. der Formatio reticularis steht.

Aktivitätszustand

Der oben beschriebene Aktivitätszustand der Relais-Neurone wird als "Tonic firing" oder "Schalt-Modus" bezeichnet. Dies beschreibt die tonisch-rhythmisch weitergeleiteten Aktionspotentiale als eigentliche Funktion der Relais-Zellen. Dieser Zustand ist bei Wachheit aktiv und fördert eine sofortige Reizweiterleitung und stellt somit eine wichtige Grundlage für die sensorische Reizweiterverarbeitung dar.

Ein anderer Aktivitätszustand, das sogenannte "Rebound burst firing" findet vorwiegend im Tiefschlaf statt (Non-REM-Schlafphasen 3 und 4). Hierbei treten spontane Salven von Aktionspotentialen auf, die langsam und rhythmisch wiederkehren. Dabei wirken die Relais-Neurone als Oszillatoren und besitzen Schrittmacher-Aktivität. Diese "Eigenrhythmik" der thalamo-kortikalen Schaltkreise wirkt wie ein Tiefpassfilter der afferenten Signalweiterleitung und reduziert die sensorische Antwortbereitschaft des Gehirns. Das begründet die stark verminderte Reizantwort während des Schlafs. Dieser Zustand findet seinen Ausdruck im EEG in den Schlafspindeln.