مواضيع المحاضرة: Diencephalon & Basal ganglia
background image

The 

Diencephalon

 consists of the: 

 1-Thalamus,  
2-Hypothalamus,  
3-Subthalamus,  
4-Epithalamus

 
 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Diencephalon & Basal Ganglia 

 

•Learning objectives: 

1- To become familiar with the 

four

 major anatomical  

divisions of the  diencephalon. 
2- To understand the 

main

 structure, connections and 

functions of the various parts of the diencephalon. 
3- To become familiar with the 

major

 anatomical  

divisions of the  Basal ganglia. 
4- To understand the 

main

 structure, connections and 

functions of the various parts of the Corpus Striatum. 

 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Borders of the Diencephalon 

 

 

Rostral

: plane through the optic chiasm and anterior 

commissure
 

Caudal

: plane through the posterior commissure and 

the caudal edge of the mammillary   bodies
 

Medial

: wall of third ventriclestria medullaris thalami 

and massa intermedia
 

Lateral

: the internal capsuletail of caudate nucl. and stria 

terminalis

 Dorsal

: the fornix and floor of the lateral ventricles

 

 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

The Thalamus

 

•Large, egg-shaped (ovoid), 4 cm in length nuclear mass. 
•It makes up about 80% of the mass of the diencephalon. 
•Consists mainly of grey matter, but its sup. & lat. Surfaces are covered 
by thin layers of white matter termed respectively the stratum zonale 
the external medullary lamina 
•The grey matter is incompletely divided into anterior, medial 
ventrolateral nuclei by a Y-shaped lamina of white matter called the 
internal medullary lamina 
• Has 

two 

ends (Ant. & Post.) & 

four

 surfaces (Sup., Inf., Med. & Lat.). 

•It extends: 

1.Anteriorly 

to the interventricular foramen

2.Superiorly

 to the transverse cerebral fissure (bet. Corpus callosum & 

fornix) 

3.Inferiorly

 to the hypothalamic sulcus 

4.Posteriorly

 it overlaps the midbrain (Pulvinar). 

 

 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Ant. End: 

Smaller than post. End 
Lies behind interventricular foramen  which connects the lat. Ventricle  
& 3

rd

. Ventricles 

Post. End: 

Large & project backwards & laterally over sup. Colliculus of midbrain & 
is called the pulvinar (    )وسادة
There are two small swellings on inf. Surface of pulvinar called the med. 
& lat. Geniculate bodies. 

Sup. Surface: 

Not clearly demarcated from lat. Surface. 

Stria medullaris thalami 

mark the junction between the sup. & med. 

Surfaces. 
Separated from the ventricular surface of caudate nucl. By the 

stria 

terminalis & thalamostriate vein 

Divided into two areas by an impression produced by the lat. Margin of 

fornix

    the lat. Area is coverd by ependema & forms part of the floor of 

the body of lat. Ventricle( lamina affixa) the median area is coverd by 
the tela choroidea of 3

rd

. Ventricle (double fold of pia mater)  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Inf. Surface: 

Lies upon the subthalamic tegmental region (ie: hypothalamus,  
subthalamus & midbrain (from before backwards) 
 

Med. Surface: 

Forms part of lat. Wall of 3

rd

. Ventricle 

Separated from corresponding surface of opposite thalamus by a 
narrow interval 
The two thalami are connected by a short band called the interthalamic 
 adhession 
 

Lat. Surface: 

Separated from 

lentiform nucl. 

By post. Limb of 

internal capsule 

Many fibers stream out of this surface & enter internal capsule en route 
 for cerebral cortex (they Form the thalamic radiation, which form a  
Stratum on lat. surface called the external medullary lamina 
 

  

 
 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Functions of Thalamus 

1.Relay station 

     A. Most somatic sensory pathways except olfaction. 
     B. few motor pathways (eg. Cerebellar) 

2.Integrating center 

    For impulses from many sources (eg. Somatic sensory, visual,  
    visceral, Some motor eg. Cerebellar, corpus straital)  

3.Maintenance & regulation of state of: 

    consciousness, alertness, attention (through influence upon  
    cerebral cortex) 

4.Emotional connotations 

(

المحتوى العاطفي

    )

 

     (which accompany most sensory experiences) 

5.Crude sensations 

    (eg. Pain which may reach consciousness at this level even 
when all connections between thalamus  

 & cortex are 

destroyed

). 

 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Connections anterior nucleus 

 

Aff. Connections                                                         
1.Cerebral cortex (gyrus cinguli) 
2.Hypothalamus (mammillary nuclei) 
3.Contalateral ant. nucl. 
4. Other thalamic nuclei 
5.Fornix  
 
 

Eff. Connections 
1.Cerebral cortex (gyrus cinguli) 
2.Hypothalamus (mammillary nuclei) 
3.Contalateral ant. nucl. 
4.Other thalamic nuclei 
5.Habenular nuclei 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Ant. Nucl. 

*Closely associated with the limbic system. 
*Concerned with : 
     1-Emotional tone. 
     2-Mechanisms of recent memory. 
*Stimulation or ablation of mammillothalamic tract causes: 
     1-Alteration in autonomic control. 
     2-Memory loss for recent events. 
 

The Limbic Loop 

 Hippocampus         Fornix         Mammillary body         Ant. Thalamic Nucl. 
  
 Parahipocample gyrus                   Cingulate gyrus            Cingulum 
----------------------------------------------------------------------------------------------- 
NB.: Limbic system: centers that effect emotional & visceral aspects of  
                                      behavior & memory processing  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

 
Limbic System   (

 ّوفيُحلا  ُزاهِجلا

 ) 

centers that effect emotional & visceral aspects of  
 behavior & memory processing . 
 

I. 

Structures with close olfactory connections 

     1.Paraterminal gyrus 
     2.Septal nuclei 
     3.Piriform cortex 
     4.Amygdaloid body 
 

II. 

Others 

      1.Hippocampus, fornix, hypothalamus, 
          cingulate gyrus, parahippocampal gyrus 
 
 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Connections medial nucleus (dorsomedial nucl.) 

Aff. Connections 
1.Cerebral cortex (prefrontal cortex) 
2.Hypothalamus 
3.Other thalamic nuclei 
4.Amygdaloid complex 
5.Piriform cortex 

Eff. Connections 
1.Cerebral cortex (prefrontal cortex) 
2.Hypothalamus 
3.Other thalamic nuclei 
 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Medial Nucl. 

 

Provides mechanisms for the 

integration

 of certain 

Somato-visceral impulses projecting to prefrontal cortex. 
 

*

 Mediate impulses of an 

affective nature 

which  

contributes to the formation of personality. 
 

*

 Stimulation, disease, or surgical ablation of nucl. in man 

 results in 

changes

 in: 

1- Motivational drive. 
2- Ability to solve problems. 
3- Consciousness level. 
4- General personality. 
5- Subjective feeling status (affective tone). 
6- Pain perception (indifference to pain). 
7- Emotional content. 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Types of thalamic nuclei 
 

      R

= Relay nucl. 

      A

= Association nucl. 

      

SC

= Subcortical projections 

      

DC

= Diffuse cortical projections 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

      

Nucleus  Ventralis Lateralis 

*Related to 

motor control system

 * Makes important contribution to initiation of movements, 
control of muscle tone, regulation of cortical  reflexus. 
 * The 

cerebello-Thalamo-Cortical relay system 

may play an 

important role in unconscious regulation of muscle tone. 
(interruption of this system , at thalamic level, may be 
responsible for the reduction in muscle tone following 
stereotaxic surgery in Parkinsonism. 
 * Lesions in (VL) ameliorate some aspects of dyskinesia (due 
to both cerebellar or corpus striatal lesions) by reducing 
output from (VL) to motor cortex.  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Nucleus Ventralis Anterior 

*

 Related to 

motor control system 

& therefore affects 

activities of motor cortex. 
  

*

Regarded as important link in the final stages of the 

ascending activating system (arousal reaction). 
  

*

 Stimulation increases Parkinsonian rigidity & 

tremor. 
  

*

 Abalation reduces or abolish this tremor.  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

VPI 

Nucleus Ventralis 

Intermedius 

(R) 

Vestibular Nerve 

Postcentral Gyrus 

(caudal portion close to junction of 
 Bradman's area 2,5) 
(Primary vestibular area for conscious 
 vestibular perception) 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

MGB 

Lower auditory 

center 

Lat. Lemniscus 

Inf. Colliculus 

1-Inf. Colliculus 
2-Brainstem auditory relay nuclei 

Sup. Temporal gyrus (41) 
(Transv. gyrus of Heschl) 

1-Ventrolat. Nuclei of thalamus 
2-Pulvinar 

P.N:  Asc. Fibs. Are paralled by desc. Fibs. Which may serve as regulatory feed-back mechanism. 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

LGB 

Lower visual 

centre 

Ganglion cells of retina 

1-Ventrolat. Nuclei of thalamus 
2-Pulvinar 

 

Visual Cortex (Striate, 17) 

1-Pretectum 
2-Sup. Colliculus 
3-Suprachiasmatic Nucleus
4-Zona Incerta 

P.N.: LGB  is the main end station of optic tract. 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

                   None specific thalamic nuclei 
 
 

Nuclei of midline      

Intralaminar nuclei

      Reticular nucl.

 

 


background image

(SC)

   

Reticular Nucleus

 

 

*

Important final link in the diffuse Thalamo-Cortical radiation. 

*

Produces wide spread effects on cortical activity (cortical 

arousal). 

*

Integrates intra-thalamic activities. 

Afferents:

 

1- Cerebral Cortex. 
2-Other thalamic nuclei. 
3-Brainstem reticular formation. 
4-Globus pallidus. 

Efferents:

 

1-Other thalamic nuclei. 
2-Mid-brain reticular formation. 
3-Corpus striatum. 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

(SC, DC)

 

Centromedians

Nucleus 

 

*Intra-thalamic integrating mechanism bringing the activities of various 
other thalamic nuclei into functional relation with each other. 

Afferents

 

1-Asc. Reticular formation. 
2-Other thalamic nuclei. 
3-Globus pallidus. 
4-Spinal,medial & trigeminal lemnisci (collaterals). 
5-Sup. Cerebellar peduncle (contribution) 

Efferents

 

1-Cerebral cortex (not directly) via collaterals to corpus straitum. 
2-Corpus striatum. 
3- Other  none-specific  thalamic nuclei. 
4-VA nucleus of thalamus 

Nuclei of the mid-line

 

*Lie in periventricular grey matter of dorsal 1/2 of ventricular wall & 
inter-thalamic adhesion. 
*Poorly developed in man (but well developed in many mammals). 
*Concerned with visceral functions & connected to hypothalamus 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Hypothalamic Nuclei 

 

            Zone                                                                      Nuclei 

 
1.Supraoptic (Ant.)                                          1.Supraoptic nucl. 
                                                                            2.Paraventricular nucl. 
                                                                            3.Suprachiasmatic nucl.. 
 
 
2.Infundibluotubular (middle)                       1.Dorsomedial nucl. 
                                                                             2.Ventromedial nucl. 
                                                                             3.Arcuate nucl.(

Infundibular 

 
3.Mammillary (caudal)                                    1.Posterior nucl. 
                                                                             2.Mammillary nucl. 
                                                                             3.Mammilloinfundibular nucl. 
 

 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Functions of Hypothalamus 

 

1.Endocrine control: 

*Release factors 
                                                              Anterior pituitary 
*Release inhibiting factors 

2.Neurosecrtion: 

*Vasopressin   (supraoptic nucleus)  
                                                                                 Posterior pituitary 
*Oxytocin         (paraventricular nucleus) 

3.Autonomic control: 

    Higher center for control of lower autonomic centers in brainstem & spinal cord 
*Ant. Region 
                                       Influence parasypathetic activity 
*Preoptic region 
 
*Post. Region 
                                  Influence sympathetic activity 
*Lat. Region 

4.Tempereture regulation: 

*Ant. Region        controls dissipation of heat 
*Post. Region        controls conservation of heat 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

5.Food intake regulation: 

*Lat. Region (Hunger centre) initiates eating & increase food intake 
*Med. Region (Satiety centre) inhibits eating & reduces food intake 

6.Water intake & balance: 

*Lat. Region (Thirst center) increase water intake 

   PN: 

Vasopressin effect on distal convoluted tubules & collecting 

tubules of kidney 

7.Emotion & behavior: 

    Function of hypothalamus, limbic system & prefrontal cortex 
     It generates behaviors involved in rage, aggression, escape, etc. 

8.Circadian rhythms 

(daily rhythm of a biological function) 

    

eg.:  

Body temperature, Adrenocortical activity,  

             Sleep & wakefulness (ant. Region) 

    PN:

 Suprachiasmatic nucleus (aff. From retina) play a role in control of 

circadian rhythms (variation in intensity of light are transmitted by this 
nucl. To many hypothalamic nuclei. 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Epithalamus 
*

Composed of : 

 1.Pineal body.  
 2.. Habenula

 نانِعلا

(

بنية تشريحية تشبه لجام الفرس

[ )

ج

:

أعنة

 ]

 

 3.Posterior & Habenular commissures 

 *

Most dorsal, smallest, and oldest part of Diencephalon 

 *

Functionally and anatomically  linked to the limbic system 

 

*

It is implicated in: 

   1.

Autonomic

 functions (e.g. respiratory, cardiovascular….etc.) 

   2.

Endocrine 

functions (e.g. Thyroid functions) 

   3.

Reproductive 

 functions ( e.g. mating behavior)  

  
 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Habenular Nucleus 

*

Center for integration of olfactory, visceral & somatic    afferent 

pathways (correlation of olfactory & somatic afferent impulses) 

*

Ablation of this nucl. Produce changes in metabolism, endocrine 

regulation & thermoregulation 

Aff. Fibs.: 

1. Amygdaloid complex (via. Stria terminalis) 
2. Hippocampal formation (via. Fornix) 
3. Olfactory tubercle 
4. Pre-optic & septal areas (via. Stia medullaris thalami) 
5. Ant. Perforated substance  
6. Various hypothalamic Nuclei 
7. Globus Pallidus 

Eff. Fibs.: 

1. Interpeduncular nucl. (via. FR) 
2. Medial nucl. Of thalamus 
3. Tectum & reticular formation of mid-brain  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

PN.:The Stria Medullaris Thalami, Habenula, & Fasciculus 
Retroflexes form segments of Visceral Eff. Pathways which 
carry impulses to parts of brainstem & spinal cord  
(eg. Tectotegmentospinal Tracts & Dosal Longitudenal 
Fasciculus which connect with autonomic preganglionic   
centers 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Nucleus Subthalamicus 

Aff. Fibs.: 

1.Globus Pallidus 
2.Motor cortex (precentral) 
3.Pedunclopontine Nucl. 

Eff. Fibs.: 

1.Globus Pallidus 
2.Contrlateral Globus pallidus 
3.Substantia Nigra 
4.Opposite Subthalamic  nucl. 

Zona Incerta 

Aff. Fibs.: 

1.Motor cortex (precentral ) 

Eff. Fibs.: 

1.Mid-brain reticular formation 

Nucleus Subthalamicus 

*Lies medial to internal capsule 
*Continuous with substantia nigra 
Function 
Important site for integration of a  
number of motor control centers 
Especially through its connections with  
the corpus striatum & midbrain  
Tegmentum 
Lesions of one subthalamic  nucl. 
 Results in condition called Hemiballismus 
(Subthalamic  Dyskinesia) 

 

Zona Incerta 

*Thin strip of gray matter 
*Lies between thalamic & lenticular fasciculei 
*Continuous with thalamic reticular nucl. 
Functionally associated with the Zona Incerta are  
the  Nucl. of prerubral  field & Entopeduncular nucl. 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Basal Ganglia (Nuclei)

 

 

 

  

(Concerned with somatic motor function) 

 

 

Amygdaloid nuclear  
complex  

(Archistriatum) (oldest) 
(Component of Limbic system) 
Ie. visceral, endocrine, behavioral

Neostriatum 

(Striatum) 

Paleostiatum 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Caudate Nucleus 
*

C-shped structure, related to lateral ventricle. 

*

The 

head

 lies rostral to thalamus & protrude into ant. Horn of lat. Vent. 

*

The 

body

 is slender & elongated & arches along dorsolateral border of        

thalamus  (lat. To stria terminalis) 

*

The 

tail 

lies caudal to thalamus in roof of inferior horn of lat. Vent.  

(in relation to amygdaloid nuclear complex) 

Putamen 
*

Largest & most lateral part of corpus striatum 

*

Medial to external capsule 

*

Traversed by striopallidal fibers 

*

Rostrally & ventrally is continuous with head of caudate nucl. 

*

But in more dorsal regions, is connected to caudate nucl. by strial 

bridges  (passing between fibers of internal capsule) 
 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Globus Pallidus 
*

Phylogentically older than striatum 

*

Smaller inner part of lentiform nucl. 

*

Lies med.  To putamen 

*

Dorsomedial  margin borders the post. Limb of internal 

capsule 

*

Has a thin 

lat. Medullary Lamina 

(between it & putamen) 

*

Has 

Med. Medullary Lamina 

which divide globus pallidus 

into med. & lat. Segments 

*

Has less distinct 

Accessory Medullary Lamina 

which divide  

med. segment into inner & outer  portions 
 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

Caudate Nucleus 

Afferents: 

1- Cerebral Cortex 

Efferents: 

1- Globus Pallidus (mainly) 

Putamen 

Afferents: 

1- Cerebral Cortex 
2- Caudate Nucl. 

Efferents: 

1- Globus Pallidus 

Globus Pallidus 

Afferents:

 

1- Caudate Nucl. 
2- Putamen 
3- Subustantia Nigra 
4- Subthalamic Nucl. 

Efferents: 

1- Thalamus (VL,VA,Centomedian) 
2- Subthalamus 
3- Substantia Nigra 
4- Hypothalamus 
5- Reticular formation 
6- Habenular nuclei 

 

Lentiform Nucleus 

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  


background image

background image

Diseases of corpus striatum 

Various types of abnormal involuntary  
 movements
 (

Dyskinesia ةَك

َ رَحلا ُلَل َخ

) eg. 

Tremor, athetosis, chorea, ballism 

Disturbances of muscle tone 

(usually increased muscle tone) 
eg. Rigidity of Parkinson disease 

PN:

 Cerebral cortex must play an important role in dyskinesia 

Evidence: 
1- All forms of abnormal involuntary movements cease during sleep 
2- Abolished by general anesthesia 
3- Exaggerated by excitement & anxiety 
4- Ablation of motor cortex & interruption of corticospinal tract at  
     various levels abolishes dyskinesia (may suggests that impulses from  
     centers responsible for dyskinesia must be transmitted to segmental  
     levels via the corticospinal tract  

Prof. Dr. F. AL-Khafaji  




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 10 أعضاء و 202 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل