Funkce hipokampu, anatomie a patologie (s obrázky)

hippocampus je struktura mozku, která je součástí limbického systému a jehož hlavními funkcemi jsou tvorba nových vzpomínek - orientace na prostor a prostor.

Mozkový hipokampus je lokalizován v temporálním laloku (jeden z horních mozkových struktur) ale je také součástí limbického systému a podílí se na funkcích nižších struktur.

V současné době je dobře zdokumentováno, že hlavní funkce, které provádí, souvisí s kognitivními procesy. Ve skutečnosti je hipokampus celosvětově uznáván jako hlavní struktura paměti.

Ukázalo se však, že tato oblast vykonává vedle zapamatovacích procesů dvě aktivity: inhibici chování a prostorovou orientaci.

Historie hipokampu

Hippocampus, z latinského hippocampu, byl objeven v sedmnáctém století anatomem Giulio Cesare Aranzio.

Za svůj název vděčí vzhledu své struktury, která se podobá tvaru mořského koníka, hipokampu.

Zpočátku tam byla nějaká diskuse o anatomii této oblasti mozku a dostal různá jména takový jak “bource morušového” nebo “ram horn” \ t.

Podobně byla navržena existence dvou různých oblastí hipokampu: "major hippocampus" a "minor hippocampus".

V současné době bylo toto rozdělení hipokampu odmítnuto a je klasifikováno jako unikátní struktura.

Na druhé straně, v jeho objevu, hippocampus byl příbuzný čichu, a bránil, že tato struktura mozku byla zodpovědná za zpracování a záznam olfactory podněty..

Ve skutečnosti to nebylo až do roku 1900, kdy v rukou Vladimíra Béjtereva bylo prokázáno skutečné fungování struktury a byly zahájeny vyšetřování funkcí paměti prováděných hipokampem..

Anatomie hipokampu

Hippokampus představuje mozkovou oblast, která se nachází na konci kortexu.

Konkrétně se zabývá oblastí, kde se kortex zužuje do jediné vrstvy hustě zabalených neuronů.

Tímto způsobem je hipokampus malá oblast ve tvaru S, která se nachází na spodním okraji mozkové kůry a která zahrnuje ventrální a dorzální části..

Díky své poloze je součástí limbického systému, tj. Skupiny regionů, které jsou v oblasti, která hraničí s mozkovou kůrou, a vyměňuje si informace s různými oblastmi mozku..

Na jedné straně je hlavním zdrojem aferentů hippocampu entorhinalní kortex a je silně spojen s velkým počtem oblastí mozkové kůry..

Konkrétně se zdá, že hipokampus úzce souvisí s prefrontálním kortexem a laterální septální oblastí.

Spojení hipokampu s těmito oblastmi kortexu vysvětluje velkou část kognitivních procesů a paměťových funkcí, které struktura vykonává..

Na druhé straně, hipokampus je také spojen s nižšími oblastmi mozku.

V tomto smyslu bylo prokázáno, jak tato oblast přijímá modulační vstupy serotoninergních, dopaminergních a norepinefrinových systémů a je silně spojena s thalamusem..

Fyziologie hipokampu

Hippokampus funguje prostřednictvím dvou režimů aktivity, z nichž každá má odlišný vzor fungování a za účasti specifické skupiny neuronů..

Tyto dva způsoby aktivity jsou theta vlny a vyšší vzorce nepravidelné aktivity (LIA)..

Theta vlny se objevují během výstražných a aktivních stavů, stejně jako během REM fáze spánku.

Během této doby, tj. Když jsme vzhůru nebo ve fázi spánku REM, funguje hipokampus dlouhými a nepravidelnými vlnami produkovanými pyramidovými neurony a granulárními buňkami..

Na druhé straně se LIA objevuje během spánku (s výjimkou fáze REM) a ve chvílích nehybnosti (kdy jíme a odpočíváme).

Podobně se zdá, že pomalé úhlové vlny jsou ty, které mají největší vztah s paměťovými procesy.

Tímto způsobem by byly momenty odpočinku klíčové pro hipokampus pro ukládání a uchovávání informací v jejich mozkových strukturách..

Funkce hipokampu

Jak jsme řekli, počáteční hypotéza, že hipokampus vykonával funkce související s čichem, byla nahrazena.

Ve skutečnosti byla prokázána falešnost této možné funkce hipokampu a bylo prokázáno, že i když tato oblast přijímá přímé aferenty z čichové baňky, nepodílí se na citlivém fungování.

V průběhu let se jednalo o fungování hipokampu s výkonem kognitivních funkcí.

V současné době se funkčnost tohoto regionu zaměřuje na tři hlavní aspekty: inhibici, paměť a prostor.

První se objevila v 60. letech teorií inhibice chování O'keefe a Nadel.

V tomto smyslu hyperaktivita a obtížnost inhibice pozorované u zvířat s lézemi v hipokampu vyvinuly tuto teoretickou linii a souvisely s funkcí hipokampu s inhibicí chování..

Co se týče paměti, začalo se vztahovat ke slavnému článku Scovilleho a Brendy Milnerové, který popsal, jak chirurgická destrukce hipokampu u pacienta s epilepsií vyvolala anterográdní amnézii a velmi závažnou retrográdní amnézii..

Třetí a konečná funkce hipokampu byla iniciována teoriemi Tolmanovy "kognitivní mapy" a O'Keefeho objevem, že neurony v hipokampu potkanů ​​vykazovaly aktivitu související s polohou a prostorovou situací..

Hippokampus a inhibice

Objev role hipokampu při inhibici chování je poměrně nedávný. Ve skutečnosti je tato funkce stále předmětem vyšetřování.

V tomto smyslu se nedávné studie zaměřily na zkoumání specifické oblasti hipokampu zvané ventrální hipokampus..

Při zkoumání této malé oblasti se předpokládalo, že hipokampus by mohl hrát důležitou roli jak při inhibici chování, tak při rozvoji úzkosti..

Nejdůležitější studii o těchto funkcích provedl před několika lety Joshua A. Gordon.

Autor zaznamenal elektrickou aktivitu ventrálního hipokampu a mediální prefrontální kortex u myší při zkoumání různých prostředí, z nichž některé vyvolaly úzkostné reakce na zvířata..

Studie se zaměřila na hledání synchronizace mozkové aktivity mezi oblastmi mozku, protože tento faktor představuje singo přenosu informací.

Protože jsou hipokampus a prefrontální kortex spojeny, synchronizace se projevila ve všech prostředích, kde byla vystavena myším..

Nicméně v situacích, které vyvolávaly úzkost u zvířat, bylo pozorováno, že synchronizace mezi oběma mozkovými částmi byla zvýšena.

Podobně bylo také prokázáno, jak prefrontální kortex zaznamenal zvýšení aktivity theta rytmu, když byly myši v prostředí, které vyvolalo strach nebo reakce na úzkost..

Toto zvýšení aktivity theta bylo spojeno s pozoruhodným snížením skenovacího chování myší, takže bylo rozhodnuto, že hipokampus je oblast zodpovědná za přenos nezbytných informací, které inhibují určité chování..

Hippocampus a paměť

Na rozdíl od role hipokampu v inhibici, dnes existuje vysoký vědecký konsenzus, který potvrzuje, že tato oblast představuje životně důležitou strukturu pro fungování a rozvoj paměti..

Hlavně je bráněno, že hipokampus je struktura mozku, která umožňuje vytváření nových vzpomínek na zkušené události, jak epizodické, tak autobiografické..

Tímto způsobem se dospělo k závěru, že hipokampus je oblast mozku, která umožňuje učení a uchovávání informací.

Tyto hypotézy byly dostatečně demonstrovány jak mnohonásobným neurovědním výzkumem, tak především symptomatologií, která produkuje léze v hipokampu..

V tomto smyslu bylo ukázáno, jak těžká zranění v této oblasti způsobují hluboké potíže při tvorbě nových vzpomínek a často také ovlivňují vzpomínky vytvořené před zraněním..

Hlavní role hippocampu v paměti však spočívá spíše v učení než v získávání dříve uložených informací.

Ve skutečnosti, to je argumentoval, že když lidé tvoří paměť, toto je nejprve uloženo v hippocampus ale s postupem času informace zpřístupní jiné oblasti temporální kůry..

Podobně, hippocampus nezdá se být důležitá struktura v učení motor nebo kognitivní dovednosti (jak hrát nástroj nebo řešit logické hádanky) \ t.

Tato skutečnost odhaluje přítomnost různých typů paměti, které jsou řízeny různými oblastmi mozku, takže hipokampus nepokrývá všechny mnemotechnické procesy v plném rozsahu, ale jejich dobrou část..

Hippocampus a prostorová orientace

Určitý výzkum provedený v mozku krysy ukázal, že hipokampus obsahuje řadu neuronů, které mají "místo pole"..

To znamená, že skupina neuronů hipokampu spouští akční potenciál (přenáší informace), když zvíře projde specifickým místem ve svém prostředí..

Podobně Edmund Rolls popsal, jak jsou určité neurony hipokampu aktivovány, když zvíře zaměřuje svůj pohled na určité aspekty svého prostředí..

Studie s hlodavci tak ukázaly, že hipokampus by mohl být životně důležitou oblastí ve vývoji schopnosti orientace a prostorové paměti..

U lidí jsou data mnohem omezenější vzhledem k obtížím, které tento typ výzkumu představuje.

Nicméně, “místo neurons” byl také nalezený v subjektech s epilepsií, kteří provedli invazivní proceduru najít zdroj jejich útoků..

Ve studii byly elektrody umístěny v hipokampu jednotlivců a později byly požádány o použití počítače k ​​pohybu ve virtuálním prostředí reprezentujícím město..

Hippocampus a související nemoci

Jak jsme viděli, léze v hipokampu produkují řadu symptomů, z nichž většina souvisí se ztrátou paměti a především se sníženou kapacitou učení..

Problémy s pamětí způsobené těžkými zraněními však nejsou jedinými chorobami souvisejícími s hipokampem..

Zdá se, že 4 hlavní choroby mají nějaký vztah s fungováním této oblasti mozku. Jsou to:

Degenerace mozku

Jak normální, tak patologické stárnutí mozku se zdá být úzce příbuzné hippocampu.

Problémy s pamětí související s věkem nebo poklesem kognitivních schopností zažívaných v průběhu stáří jsou tedy spojeny se snížením neuronální populace hipokampu..

Tento vztah se stává mnohem více patrným při neurodegenerativních onemocněních, jako je Alzheimerova choroba, ve kterých je pozorována masivní smrt neuronů této oblasti mozku..

Stres

Hippokampus obsahuje vysoké hladiny receptorů mineralokortikoidů, což činí tuto oblast velmi citlivou na stres.

Stres může ovlivnit hipokampus snížením excitability, inhibicí geneze a způsobením atrofie některých neuronů.

Tyto faktory vysvětlují kognitivní problémy nebo selhání paměti, které můžeme zažít, když jsme zdůrazňováni, a stávají se zvláště patrnými mezi lidmi trpícími posttraumatickou stresovou poruchou.

Epilepsie

Hipokampus je často ohniskem epileptických záchvatů. Skleróza hipokampu je nejčastěji viditelný typ poškození tkáně v epilepsii temporálního laloku.

Není však jasné, zda se epilepsie vyskytuje v důsledku abnormalit ve funkci hipokampu nebo zda epileptické záchvaty vyvolávají abnormality v hipokampu..

Schizofrenie

Schizofrenie je onemocnění nervového systému, které zahrnuje přítomnost četných abnormalit ve struktuře mozku.

Oblast, která je s tímto onemocněním nejvíce spojena, je mozková kůra mozková, nicméně hipokampus může být také důležitý, protože bylo prokázáno, že mnoho subjektů se schizofrenií má významný pokles velikosti této oblasti..

Vysvětlující video

Odkazy

1. Burgess N, Maguire EA, O'Keefe J. Lidský hipokampus a prostorová a epizodická paměť. Neuron 2002; 35: 625-41.
2. Chicurel ME, Harris KM Trojrozměrná analýza struktury a složení rozvětvených dendritických páteří CA3 a jejich synaptických vztahů s mechovým vláknem boutons v krysím hipokampu. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
3. Drew LJ, Fusi S, slepice R. Dospělá neurogeneze v savčím hipokampu: Proč zubní gyrus? Learn Mem 2013; 20: 710-29.
4. Hales JB, et al. Mediální entorhinalní kortexové léze pouze částečně narušují hippokampální místa a hippocampus-dependentní paměť místa. Cell Rep 2014; 9: 893-01.
5. Keefe JO, Nadel L. Hippocampus jako kognitivní mapa. Oxford: Clarendon Press. 1978.
6. Kivisaari SL, Probst A, Taylor KI. Perirhinal, entorhinal a parahippocampal Cortices a Hippocampus: Přehled funkční anatomie a protokolu pro jejich segmentaci v MR obrazech v fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. str. 239-67.
7. Witter MP, Amaral DG. Entorhinal kortex opice: V projekce na zubní gyrus, hippocampus, a subicular komplex. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.