Der Nucleus subthalamicus ist eine Ansammlung von Neuronen im Gehirn der meisten Säugetiere, einschließlich des Menschen. Es ist Teil der Basalganglien, einer Ansammlung neuronaler Kerne, die bei der Koordination der willkürlichen Bewegung helfen. Synchronisiertes Feuern durch die subthalamischen Kerne und durch benachbarte Neuronen des Globus pallidus fungieren als Schrittmacher der gesamten Basalganglien und sind für eine stabile Bewegungskontrolle in den Gliedmaßen notwendig. Eine erhöhte abnormale Aktivität des Nucleus subthalamicus tritt bei Bewegungsstörungen wie der Parkinson-Krankheit und der selteneren Krankheit namens Hemiballismus auf.
Die Basalganglien des Gehirns umfassen den Nucleus subthalamicus zusammen mit verwandten Regionen wie dem Streifen und der Substantia nigra. Alle diese Kerne mäßigen Bahnen im Gehirn, die für die Kontrolle der willkürlichen Bewegung wichtig sind. Sie sind erregend, was bedeutet, dass sie Neuronen anregen, elektrisch zu feuern. Zusammen mit dem Kleinhirn, das die Bewegung durch Hemmung steuert, sind die Basalganglien eine der beiden Hauptregionen, die mit der Ausführung willkürlicher Bewegungen befasst sind. Die subthalamischen Kerne liegen anatomisch nahe am Thalamus und kommunizieren mit ihm, daher ihr Name.
Funktionell ist der Nucleus subthalamicus eng mit dem Globus pallidus verbunden, einer nahegelegenen Region der Basalganglien. Diese neuronalen Gruppen sind Schrittmacher, das heißt, sie feuern synchron miteinander und regen so alle Neuronen an, mit denen sie verbunden sind. In den Basalganglien von Primaten erhalten die subthalamischen Kerne Feedback von Neuronen der Großhirnrinde, die die willkürliche Bewegung steuern. Somit ist es Teil des Weges, der die Planung einer Bewegung im Kortex mit den Teilen des Gehirns verbindet, die seine muskuläre Ausführung steuern.
Eine abnormale Aktivität des Nucleus subthalamicus wurde auch mit der motorischen Dysfunktion der Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. Forscher haben festgestellt, dass die Zerstörung dieses Bereichs aufgrund von Schlaganfällen und anderen Verletzungen in der Regel die Bewegung der Patienten verbessert. Für die Parkinson-Behandlung haben einige Neurochirurgen ein Verfahren entwickelt, das die guten Auswirkungen dieser Schädigung des Nucleus subthalamicus nachahmt. Die so genannte Tiefenhirnstimulation wird durch die chirurgische Platzierung von Elektroden in den Basalganglien erreicht, wobei elektrische Impulse verwendet werden, um ausgewählte neuronale Aktivitäten in bestimmten Bereichen zu unterbrechen. Einige klinische Studien zeigten, dass das Verfahren bei Patienten mit schweren Parkinson-Symptomen eine wirksamere medizinische Behandlung darstellt.
Hemiballismus ist eine sehr seltene Bewegungsstörung, die durch heftige Schwungbewegungen des Armes auf einer Körperseite gekennzeichnet ist. Es resultiert normalerweise aus einer Schädigung des Nucleus subthalamicus, obwohl der Zelltod in anderen Teilen der Basalganglien mildere Formen seiner Symptome verursachen kann. Jede neurologische Erkrankung, die die Kerne angreift, die eine willkürliche Bewegung bewirken, kann möglicherweise Hemiballismus verursachen. Es kann durch Sauerstoffmangel aufgrund eines Schlaganfalls oder eines Traumas entstehen. Die Schwere des Hemiballismus hängt vom Ausmaß der Zellschädigung ab.