Funkcije hipokampusa, anatomija i patologije (sa slikama)



morski konj je moždana struktura koja je dio limbičkog sustava i čije su glavne funkcije formiranje novih sjećanja - memorijske i prostorne orijentacije.

Hipokampus se nalazi u temporalnom režnju (jedna od gornjih moždanih struktura), ali je također dio limbičkog sustava i uključen je u funkcije nižih struktura..

Danas je dobro dokumentirano da su glavne funkcije koje obavljaju povezane s kognitivnim procesima. Zapravo, hipokampus je globalno prepoznat kao glavna struktura pamćenja.

Međutim, pokazalo se kako ova regija osim procesa pamćenja obavlja i dvije aktivnosti: inhibiciju ponašanja i prostornu orijentaciju..

Povijest hipokampusa

Hipokampus, iz latinskog hipokampusa, otkrio je u sedamnaestom stoljeću anatom Giulio Cesare Aranzio.

Svoj naziv duguje izgledu njegove strukture, koja nalikuje na oblik morskog konjica, hipokampusa.

U početku je postojala neka kontroverza o anatomiji ovog područja mozga i davana su im različita imena kao što su "svilena buba" ili "rog ovna".

Isto tako, predloženo je postojanje dvije različite regije hipokampusa: "glavni hipokampus" i "manji hipokampus"..

Trenutno je ta podjela hipokampusa odbijena i klasificirana je kao jedinstvena struktura.

S druge strane, u svom otkriću, hipokampus je bio povezan s osjećajem mirisa i branio da je ova struktura mozga odgovorna za obradu i bilježenje mirisnih stimulansa.

Zapravo, tek 1900. godine, kada je u rukama Vladimira Béjtereva, pokazano je stvarno funkcioniranje strukture i počele su se istraživati ​​funkcije pamćenja koje provodi hipokampus..

Anatomija hipokampusa

Hipokampus predstavlja područje mozga koje se nalazi na kraju korteksa.

Naime, bavi se područjem gdje se korteks sužava u jedan sloj gusto pakiranih neurona.

Na taj način, hipokampus je mala S-oblikovana regija koja se nalazi na donjem rubu moždanog korteksa i koja uključuje ventralne i dorzalne dijelove..

Zbog svog položaja, on je dio limbičkog sustava, tj. Skupine regija koje se nalaze u regiji koja graniči s moždanom korteksu i razmjenjuje informacije s različitim regijama mozga..

S jedne strane, glavni izvor aferenta hipokampusa je entorhinalni korteks i snažno je povezan s velikim brojem područja moždane kore..

Konkretno, čini se da je hipokampus usko povezan s prefrontalnim korteksom i lateralnom septalnom površinom..

Veza hipokampusa s tim područjima korteksa objašnjava veliki dio kognitivnih procesa i memorijskih funkcija koje struktura obavlja.

S druge strane, hipokampus je također povezan s donjim dijelovima mozga.

U tom smislu, pokazano je kako ova regija prima modulirajuće ulaze od serotoninergičkih, dopaminergičkih i norepinefrinskih sustava i snažno je povezana s talamusom..

Fiziologija hipokampusa

Hipokampus djeluje kroz dva načina djelovanja, svaki s različitim obrascem funkcioniranja i uz sudjelovanje određene skupine neurona..

Ta dva načina djelovanja su theta valovi i veći obrasci nepravilne aktivnosti (LIA).

Theta valovi pojavljuju se tijekom stanja uzbune i aktivnosti, kao i tijekom REM faze sna.

Tijekom tog vremena, tj. Kada smo budni ili u REM fazi spavanja, hipokampus djeluje po dugim i nepravilnim valovima koje stvaraju piramidalni neuroni i granularne stanice..

S druge strane, LIA se pojavljuje tijekom spavanja (osim u REM fazi) iu trenucima nepokretnosti (kada jedemo i odmorimo).

Isto tako, čini se kako su spori kutni valovi oni koji imaju najveću povezanost s procesima pamćenja.

Na taj način, trenutci odmora bili bi ključni za hipokampus da pohrani i zadrži informacije u njihovim mozgovnim strukturama..

Funkcije hipokampusa

Kao što smo rekli, početna hipoteza da su hipokampus obavljali funkcije povezane s mirisom je zamijenjena.

U stvari, pokazala se neistina ove moguće funkcije hipokampusa i pokazalo se da, iako ova regija prima izravne aferentne veze iz mirisne lukovice, ona ne sudjeluje u osjetljivom funkcioniranju.

Tijekom godina bilo je povezano funkcioniranje hipokampusa s izvođenjem kognitivnih funkcija.

Trenutno se funkcionalnost ove regije fokusira na tri glavna aspekta: inhibicija, memorija i prostor.

Prvi se pojavio 60-ih godina kroz teoriju inhibicije ponašanja O'keefea i Nadela.

U tom smislu, hiperaktivnost i teškoća inhibicije kod životinja s lezijama u hipokampusu razvile su ovu teorijsku liniju i povezale funkcioniranje hipokampusa s inhibicijom ponašanja..

Što se tiče sjećanja, počelo se povezivati ​​s poznatim člankom Scovillea i Brende Milner, koji je opisao kako je kirurško uništavanje hipokampusa kod bolesnika s epilepsijom izazvalo anterogradnu amneziju i vrlo ozbiljnu retrogradnu amneziju..

Treća i posljednja funkcija hipokampusa inicirana je teorijama Tolmanovih "kognitivnih karata" i O'Keefeovim otkrićem da su se neuroni u hipokampusu štakora pokazali aktivnostima vezanim za lokaciju i prostornu situaciju..

Hipokampus i inhibicija

Otkriće uloge hipokampusa u inhibiciji ponašanja je nedavno. Zapravo, ova je funkcija još uvijek pod istragom.

U tom smislu, nedavne studije usredotočile su se na ispitivanje specifične regije hipokampusa zvanog ventralni hipokampus..

U istraživanju ovog malog područja pretpostavljeno je da bi hipokampus mogao igrati važnu ulogu u inhibiciji ponašanja i razvoju anksioznosti..

Najvažniju studiju o tim funkcijama proveo je Joshua A. Gordon prije nekoliko godina.

Autor je zabilježio električnu aktivnost ventralnog hipokampusa i medijalnog prefrontalnog korteksa u miševa pri istraživanju različitih okruženja, od kojih su neki izazivali anksiozne reakcije na životinje..

Studija se usredotočila na traženje sinkronizacije moždane aktivnosti između regija mozga, budući da taj faktor predstavlja singo informacija.

Kako su hipokampus i prefrontalni korteks povezani, sinkronizacija je postala očita u svim okruženjima gdje je bila izložena miševima..

Međutim, u situacijama koje su izazvale tjeskobu kod životinja, uočeno je da je sinkronizacija između oba dijela mozga povećana.

Isto tako, također je pokazano kako je prefrontalni korteks doživio povećanje aktivnosti theta ritma kada su miševi bili u okruženjima koja su izazivali strah ili anksioznost..

Ovo povećanje theta aktivnosti bilo je povezano sa značajnim smanjenjem ponašanja miševa u skeniranju, pa je zaključeno da je hipokampus regija odgovorna za prijenos potrebnih informacija kako bi se spriječila određena ponašanja..

Hipokampus i sjećanje

Za razliku od uloge hipokampusa u inhibiciji, danas postoji visok znanstveni konsenzus u potvrđivanju da ova regija predstavlja vitalnu strukturu za funkcioniranje i razvoj memorije.

Uglavnom se brani da je hipokampus struktura mozga koja omogućuje stvaranje novih sjećanja na doživljene događaje, kako epizodne tako i autobiografske..

Na taj način se zaključuje da je hipokampus područje mozga koje omogućuje učenje i zadržavanje informacija.

Te su hipoteze opširno demonstrirane i višestrukim neuroznanstvenim istraživanjima i, prije svega, simptomatologijom koja uzrokuje lezije u hipokampusu..

U tom smislu, pokazano je kako teške ozljede u ovoj regiji uzrokuju velike poteškoće u formiranju novih sjećanja i često utječu i na sjećanja nastala prije ozljede..

Međutim, glavna uloga hipokampusa u pamćenju leži više u učenju nego u dohvaćanju prethodno pohranjenih informacija.

U stvari, tvrdi se da kada se ljudi formiraju pamćenje, to se prvo pohranjuje u hipokampusu, ali s vremenom informacija pristupa drugim regijama temporalnog korteksa..

Isto tako, čini se da hipokampus nije važna struktura u učenju motoričkih ili kognitivnih vještina (kako igrati instrument ili rješavati logičke zagonetke).

Ta činjenica otkriva prisutnost različitih tipova memorije, kojima upravljaju različita područja mozga, tako da hipokampus ne pokriva sve mnemoničke procese u cijelosti, ali dobar dio njih.

Hipokampus i prostorna orijentacija

Određena istraživanja provedena u mozgu štakora pokazala su da hipokampus sadrži niz neurona koji imaju "mjesto polja"..

To znači da skupina neurona hipokampusa pokreće akcijske potencijale (prenositi informacije) kada životinja prođe kroz određeno mjesto u svojoj okolini.

Isto tako, Edmund Rolls je opisao kako se određeni neuroni hipokampusa aktiviraju kada životinja usredotoči svoj pogled na određene aspekte svoje okoline..

Na taj način, studije s glodavcima su pokazale da bi hipokampus mogao biti vitalna regija u razvoju sposobnosti orijentacije i prostorne memorije..

U ljudi, podaci su mnogo ograničeniji zbog poteškoća koje ova vrsta istraživanja predstavlja.

Međutim, "neuroni mjesta" također su pronađeni u ispitanika s epilepsijom koji su izvršili invazivnu proceduru kako bi pronašli izvor svojih napada..

U studiji su elektrode postavljene u hipokampus pojedinaca, a kasnije su zamoljene da koriste računalo za kretanje u virtualnom okruženju koje predstavlja grad..

Hipokampus i srodne bolesti

Kao što smo vidjeli, lezije u hipokampusu proizvode niz simptoma, od kojih se većina odnosi na gubitak pamćenja i prije svega na smanjenu sposobnost učenja..

Međutim, problemi s pamćenjem uzrokovani teškim ozljedama nisu jedine bolesti povezane s hipokampusom..

Čini se da četiri glavne bolesti imaju neku vrstu povezanosti s funkcioniranjem ovog područja mozga. To su:

Degeneracija mozga

Čini se da je normalno i patološko starenje mozga usko povezano s hipokampusom.

Dakle, problemi s pamćenjem povezani s dobi ili smanjenjem kognitivnih sposobnosti tijekom starosti povezani su sa smanjenjem neuronske populacije hipokampusa..

Ovaj odnos postaje mnogo uočljiviji u neurodegenerativnim bolestima kao što je Alzheimerova bolest, u kojoj se opaža masivna smrt neurona u ovom području mozga..

stres

Hipokampus sadrži visoke razine receptora mineralokortikoida, što ovu regiju čini vrlo osjetljivom na stres.

Stres može utjecati na hipokampus smanjenjem ekscitabilnosti, inhibiranjem geneze i izazivanjem atrofije nekih njegovih neurona.

Ovi čimbenici objašnjavaju kognitivne probleme ili neuspjehe u pamćenju koje možemo iskusiti kada smo pod stresom, a postaju posebno vidljivi među osobama koje pate od posttraumatskog stresnog poremećaja..

epilepsija

Hipokampus je često žarište epileptičkih napadaja. Skleroza hipokampusa je najčešće vidljiva vrsta oštećenja tkiva u epilepsiji temporalnog režnja.

Međutim, nije jasno da li se epilepsija javlja zbog abnormalnosti u funkcioniranju hipokampusa ili ako epileptički napadaji uzrokuju abnormalnosti u hipokampusu..

shizofrenija

Shizofrenija je neurorazvojna bolest koja uključuje prisutnost brojnih abnormalnosti u strukturi mozga.

Područje koje je najviše povezano s bolešću je moždana kora, međutim, hipokampus bi također mogao biti važan, budući da je pokazano da mnogi ispitanici sa shizofrenijom imaju značajno smanjenje veličine ove regije..

Video za objašnjenje

reference

  1. Burgess N, Maguire EA, O'Keefe J. Ljudski hipokampus i prostorno i epizodično pamćenje. Neuron 2002; 35: 625-41.
  2. Chicurel ME, Harris KM Trodimenzionalna analiza strukture i sastava razgranatih dendritičnih spina CA3 i njihovih sinaptičkih odnosa s bossonima vlakana mahovine u hipokampusu štakora. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
  3. Drew LJ, Fusi S, Hen R. Neurogeneza odraslih osoba u hipokampusu sisavaca: Zašto dentatni girus? Naučite Mem 2013; 20: 710-29.
  4. Hales JB, i sur. Medijalne lezije entorhinalnog korteksa samo djelomično ometaju stanice hipokampusa i prostornu memoriju ovisnu o hipokampusu. Cell Rep 2014; 9: 893-01.
  5. Keefe JO, Nadel L. Hipokampus kao kognitivna karta. Oxford: Clarendon Press. 1978.
  6. Kivisaari SL, Probst A, Taylor KI. Perirhinalni, entorinalni i parahipokampalni korteksi i hipokampus: pregled funkcionalne anatomije i protokol za njihovu segmentaciju u MR slikama u fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. str. 239-67.
  7. Witter MP, Amaral DG. Entorinalni korteks majmuna: V projekcije na dentalni gyrus, hipokampus i subikularni kompleks. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.