Hipokamp: funkcje, anatomia i patologie (z obrazami)

Hipokamp jest strukturą mózgu, która jest częścią układu limbicznego i którego głównymi funkcjami jest tworzenie nowej pamięci-orientacji i pamięci.

Hipokamp mózgowy znajduje się w płacie skroniowym (jednej z górnych struktur mózgu), ale jest również częścią układu limbicznego i uczestniczy w funkcjach niższych struktur.

Obecnie dobrze udokumentowano, że główne funkcje, które wykonuje, są związane z procesami poznawczymi. W rzeczywistości hipokamp jest rozpoznawany globalnie jako główna struktura pamięci.

Wykazano jednak, jak ten region wykonuje dwie dodatkowe czynności oprócz procesów zapamiętywania: zahamowanie zachowania i orientację przestrzenną.

Hipokamp stanowi obszar mózgu, który znajduje się na końcu kory.

W szczególności dotyczy obszaru, w którym kora zwęża się w pojedynczą warstwę gęsto upakowanych neuronów.

W ten sposób hipokamp jest małym regionem w kształcie litery S, który znajduje się na dolnej krawędzi kory mózgowej i obejmuje części brzuszne i grzbietowe.

Ze względu na swoje położenie jest częścią układu limbicznego, to znaczy grupy regionów, które znajdują się w regionie graniczącym z korą mózgową, i wymienia informacje z różnymi obszarami mózgu.

Z jednej strony głównym źródłem aferentnych hipokampów jest kora śródwęchowa i jest ona silnie związana z dużą liczbą obszarów kory mózgowej.

W szczególności wydaje się, że hipokamp jest blisko spokrewniony z korą przedczołową i bocznym obszarem przegrody.

Połączenie hipokampa z tymi strefami kory wyjaśnia dużą część procesów poznawczych i funkcji pamięci, które wykonuje struktura.

Z drugiej strony hipokamp jest również połączony z niższymi obszarami mózgu.

W tym sensie wykazano, w jaki sposób region ten otrzymuje modulowane sygnały wejściowe układu serotonergicznego, dopaminergicznego i norepinefrynowego i jest silnie związany ze wzgórzem.

Fizjologia hipokampa

Jak powiedzieliśmy, początkowa hipoteza, że ​​hipokamp wykonuje funkcje związane ze zmysłem węchu, została zastąpiona.

W rzeczywistości wykazano fałsz tej możliwej funkcji hipokampa i wykazano, że chociaż region ten otrzymuje bezpośrednie uczucia od opuszki węchowej, nie uczestniczy w funkcjonowaniu sensorycznym.

Z biegiem lat działanie hipokampa było związane z wykonywaniem funkcji poznawczych.

Obecnie funkcjonalność tego regionu skupia się na trzech głównych aspektach: hamowaniu, pamięci i przestrzeni.

Pierwszy z nich pojawił się w latach 60. XX wieku dzięki teorii hamowania zachowania O'keefe i Nadela.

W tym sensie nadpobudliwość i trudności w hamowaniu obserwowane u zwierząt ze zmianami w hipokampie rozwinęły tę teoretyczną linię i powiązały funkcjonowanie hipokampa z hamowaniem behawioralnym.

Odnośnie pamięci, zaczęło się odnosić do słynnego artykułu Scoville'a i Brendy Milner, w którym opisano, jak chirurgiczne zniszczenie hipokampa u pacjenta z padaczką wywołało amnezję następczą i bardzo poważną amnezję wsteczną.

Trzecią i ostatnią funkcję hipokampa zainicjowały teorie „map poznawczych” Tolmana i odkrycie O'Keefe'a, że ​​neurony w hipokampie szczurów wydają się wykazywać aktywność związaną z lokalizacją i sytuacją przestrzenną.

Hipokamp i hamowanie

Odkrycie roli hipokampa w hamowaniu behawioralnym jest całkiem nowe. W rzeczywistości ta funkcja jest nadal badana.

W tym sensie ostatnie badania skupiły się na badaniu specyficznego regionu hipokampa zwanego brzusznym hipokampem.

W badaniu tego małego regionu postulowano, że hipokamp może odgrywać ważną rolę zarówno w hamowaniu behawioralnym, jak iw rozwoju lęku.

Najważniejsze badanie tych funkcji zostało przeprowadzone kilka lat temu przez Joshua A. Gordona.

Autor zanotował aktywność elektryczną brzusznego hipokampa i przyśrodkowej kory przedczołowej u myszy podczas badania różnych środowisk, z których niektóre wywołały reakcje lękowe na zwierzęta.

Badanie skupiło się na poszukiwaniu synchronizacji aktywności mózgu między obszarami mózgu, ponieważ czynnik ten stanowi pojedynczy przekaz informacji.

Gdy hipokamp i kora przedczołowa są połączone, synchronizacja stała się widoczna we wszystkich środowiskach, w których była eksponowana na myszy.

Jednak w sytuacjach, które wywołały niepokój zwierząt, zaobserwowano, że synchronizacja między obiema częściami mózgu została zwiększona.

Podobnie wykazano, w jaki sposób kora przedczołowa doświadczyła wzrostu aktywności rytmu theta, gdy myszy były w środowiskach, które wywołały reakcje strachu lub lęku.

Ten wzrost aktywności theta był związany z zauważalnym spadkiem zachowania skanującego myszy, więc stwierdzono, że hipokamp jest regionem odpowiedzialnym za przekazywanie informacji niezbędnych do zahamowania pewnych zachowań.

Hipokamp i pamięć

W przeciwieństwie do roli, jaką odgrywa hipokamp w hamowaniu, dzisiaj istnieje wysoki konsensus naukowy potwierdzający, że ten region stanowi istotną strukturę dla funkcjonowania i rozwoju pamięci.

Głównie twierdzi się, że hipokamp jest strukturą mózgu, która pozwala na tworzenie nowych wspomnień doświadczonych zdarzeń, zarówno epizodycznych, jak i autobiograficznych.

W ten sposób stwierdza się, że hipokamp jest obszarem mózgu, który umożliwia uczenie się i zatrzymywanie informacji.

Hipotezy te zostały obszernie wykazane zarówno przez wiele badań neuronaukowych, jak i przede wszystkim przez symptomatologię, która powoduje zmiany w hipokampie.

W tym sensie pokazano, jak poważne obrażenia w tym regionie powodują głębokie trudności w tworzeniu nowych wspomnień i często wpływają również na wspomnienia powstałe przed kontuzją.

Jednak główna rola hipokampa w pamięci leży bardziej w uczeniu się niż w pobieraniu wcześniej zapisanych informacji.

W rzeczywistości argumentuje się, że kiedy ludzie tworzą pamięć, jest ona najpierw przechowywana w hipokampie, ale z upływem czasu informacja uzyskuje dostęp do innych obszarów kory skroniowej.

Podobnie hipokamp nie wydaje się być ważną strukturą w uczeniu się umiejętności motorycznych lub poznawczych (jak grać na instrumencie lub rozwiązywać zagadki logiczne).

Fakt ten ujawnia obecność różnych typów pamięci, którymi rządzą różne regiony mózgu, tak że hipokamp nie pokrywa w całości wszystkich procesów psychicznych, ale dużą ich część.

Hipokamp i orientacja przestrzenna

Badania w mózgach szczurów wykazały, że hipokamp zawiera szereg neuronów, które mają „pola miejsca”.

Oznacza to, że grupa neuronów w hipokampie wyzwala potencjały działania (przekazywanie informacji), gdy zwierzę przechodzi przez określone miejsce w swoim środowisku.

Podobnie Edmund Rolls opisał, w jaki sposób pewne neurony hipokampa są aktywowane, gdy zwierzę skupia wzrok na pewnych aspektach swojego otoczenia.

W ten sposób badania na gryzoniach wykazały, że hipokamp może być istotnym regionem w rozwoju zdolności orientacji i pamięci przestrzennej.

U ludzi dane są znacznie bardziej ograniczone ze względu na trudności, jakie stwarza ten rodzaj badań.

Jednak „neurony miejsca” znaleziono również u pacjentów z padaczką, którzy przeprowadzili inwazyjną procedurę w celu zlokalizowania źródła ich ataków.

W badaniu elektrody umieszczono w hipokampie osobników, a następnie poproszono ich o użycie komputera do podróży w środowisku wirtualnym, które reprezentowało miasto.

Hipokamp i choroby pokrewne

Jak widzieliśmy, zmiany w hipokampie wywołują szereg objawów, z których większość związana jest z utratą pamięci, a przede wszystkim ze zmniejszeniem zdolności uczenia się.

Jednak problemy z pamięcią spowodowane poważnymi obrażeniami nie są jedynymi chorobami związanymi z hipokampem.

W rzeczywistości 4 główne choroby wydają się mieć jakiś związek z funkcjonowaniem tego regionu mózgu. Są to:

Zwyrodnienie mózgu

Zarówno normalne, jak i patologiczne starzenie się mózgu wydaje się ściśle związane z hipokampem.

Zatem problemy z pamięcią związane z wiekiem lub zmniejszeniem zdolności poznawczych doświadczanych w starszym wieku są związane ze spadkiem populacji neuronalnej hipokampa.

Związek ten staje się znacznie bardziej zauważalny w chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, w których obserwuje się masywną śmierć neuronów tego regionu mózgu.

Stres

Hipokamp zawiera wysoki poziom receptorów mineralokortykoidów, co czyni ten region bardzo podatnym na stres.

Stres może wpływać na hipokamp, ​​zmniejszając pobudliwość, hamując genezę i powodując zanik niektórych neuronów.

Czynniki te wyjaśniają problemy poznawcze lub awarie pamięci, które mogą wystąpić, gdy jesteśmy zestresowani, i stają się szczególnie zauważalne wśród osób cierpiących na zespół stresu pourazowego.

Padaczka

Hipokamp jest często przedmiotem napadów padaczkowych. Stwardnienie hipokampa jest najczęściej widocznym rodzajem uszkodzenia tkanki w padaczce płata skroniowego.

Jednak nie jest jasne, czy padaczka występuje z powodu nieprawidłowości w funkcjonowaniu hipokampa lub czy napady padaczkowe powodują nieprawidłowości w hipokampie.

Schizofrenia

Schizofrenia jest chorobą neurorozwojową, która wiąże się z występowaniem licznych nieprawidłowości w strukturze mózgu.

Regionem najbardziej związanym z chorobą jest kora mózgowa, jednak hipokamp może być również ważny, ponieważ wykazano, że wielu pacjentów ze schizofrenią ma wyraźny spadek wielkości tego regionu.

Wideo wyjaśniające