Hipokampusa funkcijas, anatomija un patoloģijas (ar attēliem)



The hipokamps ir smadzeņu struktūra, kas ir daļa no limbiskās sistēmas un kuras galvenās funkcijas ir jaunu atmiņu veidošanās - piemiņas un telpiskā orientācija.

Smadzeņu hipokamps atrodas īslaicīgajā daivā (viena no augšējām smadzeņu struktūrām), bet ir arī daļa no limbiskās sistēmas un ir iesaistīta apakšējo struktūru funkcijās..

Mūsdienās ir labi dokumentēts, ka tās galvenās funkcijas ir saistītas ar kognitīvajiem procesiem. Faktiski, hipokamps ir globāli atzīts par galveno atmiņas struktūru.

Tomēr ir pierādīts, kā šis reģions veic divas darbības papildus atmiņu procesiem: uzvedības kavēšana un telpiskā orientācija.

Hipokampusa vēsture

Hipokampu no latīņu hipokampusa septiņpadsmitajā gadsimtā atklāja anatomists Giulio Cesare Aranzio.

Tā nosaukums ir tās struktūras izskats, kas atgādina jūras zirdziņu, hipokampusa formu..

Sākotnēji bija zināmas pretrunas par šī smadzeņu reģiona anatomiju, un tiem tika doti dažādi nosaukumi, piemēram, "zīdtārpiņi" vai "ausu rags"..

Tāpat tika piedāvāti divi dažādi hipokampusa reģioni: "galvenais hippokamps" un "neliels hipokamps".

Šobrīd šī hipokampusa apakšiedaļa ir noraidīta un klasificēta kā unikāla struktūra.

No otras puses, atklājot, hipokamps bija saistīts ar smaržas izjūtu un aizstāvēja, ka šī smadzeņu struktūra ir atbildīga par ožas stimulantu apstrādi un reģistrēšanu..

Patiesībā, tikai 1900. gadā, kad Vladimirs Bējjevs rokās parādīja struktūras reālo darbību un tika pētītas hipokampusa veiktās atmiņas funkcijas..

Hipokampusa anatomija

Hipokamps ir smadzeņu reģions, kas atrodas garozas beigās.

Konkrētāk, tas attiecas uz jomu, kurā garozā sasmalcinās viens blīvi iepakotu neironu slānis.

Šādā veidā hipokamps ir mazs S-veida reģions, kas atrodas smadzeņu garozas apakšējā malā un kas ietver vēdera un muguras daļas..

Tā atrašanās vietas dēļ tā ir daļa no limbiskās sistēmas, proti, reģionu grupas, kas atrodas reģionā, kas robežojas ar smadzeņu garozu, un apmainās ar informāciju ar dažādiem smadzeņu reģioniem..

No vienas puses, galvenais hipokampusa afferentu avots ir entorinālā garoza, un tas ir cieši saistīts ar lielu skaitu smadzeņu garozas reģionu..

Konkrēti, šķiet, ka hipokamps ir cieši saistīts ar prefrontālo garozu un sānu starpsienu..

Hipokampusa savienojums ar šīm garozas vietām izskaidro lielu daļu no kognitīvajiem procesiem un atmiņas funkcijām, ko struktūra veic.

No otras puses, hipokamps ir saistīts arī ar smadzeņu apakšējiem reģioniem.

Šajā ziņā ir pierādīts, kā šis reģions saņem modulējošas serotonīna, dopamīnerģiskās un norepinefrīna sistēmas ieejas, un tas ir cieši saistīts ar talamu..

Hipokampusa fizioloģija

Hipokamps darbojas, izmantojot divus darbības veidus, katrs ar atšķirīgu darbības modeli un piedaloties konkrētai neironu grupai..

Šie divi darbības veidi ir teta viļņi un augstāki neregulārās darbības modeļi (LIA)..

Theta viļņi parādās trauksmes un darbības stāvokļa laikā, kā arī miega REM fāzē.

Šajā laikā, tas ir, kad mēs esam nomodā vai REM miega fāzē, hipokamps darbojas ar gariem un neregulāriem viļņiem, ko rada piramīdie neironi un granulu šūnas..

No otras puses, LIA parādās miega laikā (izņemot REM fāzē) un kustības brīžos (kad mēs ēdam un atpūsties).

Tāpat šķiet, ka lēnie leņķiskie viļņi ir tie, kam ir vislielākā saistība ar atmiņas procesiem.

Tādā veidā atpūtas momenti būtu atslēga, lai hipokamps uzglabātu un saglabātu informāciju savās smadzeņu struktūrās..

Hipokampusa funkcijas

Kā jau teicām, sākotnējā hipotēze, ka hippokampu veiktas ar smaržas izjūtu saistītās funkcijas ir aizstātas.

Faktiski tika pierādīts, ka šī hipokampusa iespējamā funkcija ir nepatiesa, un ir pierādīts, ka, lai gan šis reģions saņem tiešus afferentus no ožas spuldzes, tas nepiedalās jutīgā darbībā..

Gadu gaitā tas bija saistīts ar hipokampusa darbību ar kognitīvo funkciju veikšanu.

Pašlaik šī reģiona funkcionalitāte ir vērsta uz trim galvenajiem aspektiem: inhibīciju, atmiņu un telpu.

Pirmais parādījās 60. gados, izmantojot teoriju par O'keefes un Nadela uzvedības kavēšanu.

Šajā ziņā hiperaktivitāte un inhibīcijas grūtības, kas novērotas dzīvniekiem ar bojājumiem hipokampā, izstrādāja šo teorētisko līniju un saistīja hipokampusa darbību ar uzvedības inhibīciju..

Kas attiecas uz atmiņu, tas sāka būt saistīts ar slaveno Scoville un Brenda Milner rakstu, kurā aprakstīts, kā hipokampusa ķirurģiska iznīcināšana pacientam ar epilepsiju izraisīja anterogrādisku amnēzi un ļoti nopietnu retrogrādu amnēzi..

Hipokampusa trešo un pēdējo funkciju uzsāka Tolmana "kognitīvo karšu" un O'Keefe atklājumu teorijas, ka žurku hipokampusa neironiem parādījās aktivitāte, kas saistīta ar atrašanās vietu un telpisko situāciju.

Hipokampuss un inhibīcija

Hipokampusa lomas atklāšana uzvedības inhibīcijā ir pavisam nesen. Faktiski šī funkcija vēl tiek izmeklēta.

Šajā ziņā jaunākie pētījumi ir vērsti uz konkrēta hipokampusa reģiona, ko sauc par vēdera hipokampu, izpēti..

Pētot šo mazo reģionu, ir apgalvots, ka hipokamps varētu spēlēt svarīgu lomu gan uzvedības inhibīcijā, gan trauksmes attīstībā..

Nozīmīgāko pētījumu par šīm funkcijām pirms dažiem gadiem veica Joshua A. Gordon.

Pētot dažādas vides, no kurām dažas izraisīja trauksmes reakciju uz dzīvniekiem, autors reģistrēja vēdera hipokampusa un mediālās prefrontālās garozas elektrisko aktivitāti pelēm..

Pētījumā galvenā uzmanība tika pievērsta smadzeņu aktivitāšu sinhronizācijai starp smadzeņu reģioniem, jo ​​šis faktors ir vienreizējs informācijas nodošanas process.

Tā kā hippokamps un prefrontālā garoza ir savienoti, sinhronizācija kļuva redzama visās vidēs, kur tā tika pakļauta pelēm..

Tomēr situācijās, kas radīja trauksmi dzīvniekiem, tika novērots, ka sinhronizācija starp abām smadzeņu daļām palielinājās.

Tāpat tika parādīts, kā prefronu garozā palielinājās teta ritma aktivitāte, kad peles atradās vidē, kas radīja bailes vai trauksmes reakcijas..

Šis teta aktivitātes pieaugums bija saistīts ar ievērojamu peles skenēšanas uzvedības samazināšanos, tāpēc tika secināts, ka hipokamps ir reģions, kas atbild par vajadzīgās informācijas pārraidi, lai kavētu noteiktu uzvedību.

Hipokamps un atmiņa

Atšķirībā no hipokampusa lomu, kas kavē šodienu, šodien pastāv liela zinātniska vienprātība, apstiprinot, ka šis reģions ir būtiska struktūra atmiņas funkcionēšanai un attīstībai..

Galvenokārt, tiek aizstāvēts, ka hipokamps ir smadzeņu struktūra, kas ļauj veidot jaunas atmiņas par pieredzējušiem notikumiem, gan epizodiskiem, gan autobiogrāfiskiem.

Tādā veidā tiek secināts, ka hipokamps ir smadzeņu zona, kas ļauj mācīties un saglabāt informāciju.

Šīs hipotēzes ir plaši demonstrējušas gan daudzu neiroloģiski pētījumi, gan, pirmkārt, simptomātika, kas rada bojājumus hipokampā..

Šajā ziņā ir pierādīts, ka smagi traumas šajā reģionā rada nopietnas grūtības jaunu atmiņu veidošanā un bieži ietekmē arī pirms traumas radušās atmiņas..

Tomēr hippokampusa galvenā loma atmiņā ir vairāk mācīšanās nekā iepriekš saglabātas informācijas iegūšanā.

Faktiski tiek apgalvots, ka tad, kad cilvēki veido atmiņu, tas vispirms tiek glabāts hipokampā, bet ar laiku informācija nonāk citos laika garozas reģionos..

Tāpat arī hipokamps nešķiet būtiska struktūra, lai apgūtu mehāniskās vai kognitīvās prasmes (kā spēlēt instrumentu vai atrisināt loģiskās mīklas).

Šis fakts atklāj dažādu atmiņas veidu klātbūtni, ko regulē dažādi smadzeņu reģioni, tāpēc hipokamps neaptver visus mnemoniskos procesus pilnībā, bet labā to daļā.

Hipokamps un telpiskā orientācija

Daži pētījumi, kas veikti ar žurku smadzenēm, ir parādījuši, ka hipokamps satur virkni neironu, kuriem ir "vietas lauki"..

Tas nozīmē, ka hippokampusa neironu grupa izraisa darbības potenciālu (pārraida informāciju), kad dzīvnieks iet caur noteiktu vietu savā vidē.

Tāpat Edmunds Rolls aprakstīja, kā daži hippokampusa neironi tiek aktivizēti, kad dzīvnieks koncentrē savu skatienu uz dažiem tās vides aspektiem.

Tādā veidā pētījumi ar grauzējiem parādīja, ka hipokamps varētu būt svarīgs reģions orientācijas spēju un telpiskās atmiņas attīstībā..

Cilvēkiem dati ir daudz ierobežotāki, jo šāda veida pētījumi rada grūtības.

Tomēr "vietas neironi" tika konstatēti arī pacientiem ar epilepsiju, kuri veica invazīvu procedūru, lai atrastu savu uzbrukumu avotu..

Pētījumā elektrodi tika ievietoti indivīdu hipokampā, un vēlāk viņiem tika lūgts izmantot datoru, lai pārvietotos virtuālā vidē, kas pārstāv pilsētu..

Hipokamps un ar to saistītās slimības

Kā mēs redzējām, hippocampus bojājumi rada virkni simptomu, vairums no tiem ir saistīti ar atmiņas zudumu un, galvenokārt, samazinātu mācīšanās spēju..

Tomēr atmiņas problēmas, ko izraisa smagi ievainojumi, nav vienīgās ar hipokampu saistītās slimības..

Faktiski, šķiet, ka 4 galvenajām slimībām ir sava veida saikne ar šīs smadzeņu reģiona darbību. Tie ir:

Smadzeņu deģenerācija

Gan normāla, gan patoloģiska smadzeņu novecošana, šķiet, ir cieši saistīta ar hipokampu.

Tādējādi ar vecumu saistītās atmiņas problēmas vai kognitīvo spēju samazināšanās, kas radušās vecumā, ir saistītas ar hipokampusa neironu populācijas samazināšanos..

Šī saistība kļūst daudz pamanāmāka tādās neirodeģeneratīvās slimībās kā Alcheimera slimība, kurā novērota šīs smadzeņu reģiona neironu masveida nāve..

Stress

Hipokamps satur augstu minerālkortikoīdu receptoru līmeni, padarot šo reģionu ļoti neaizsargātu pret stresu.

Stress var ietekmēt hipokampu, samazinot uzbudināmību, inhibējot ģenēzi un izraisot dažu tās neironu atrofiju..

Šie faktori izskaidro kognitīvās problēmas vai atmiņas neveiksmes, kuras mēs varam piedzīvot, kad mēs esam uzsvērti, un tie kļūst īpaši pamanāmi starp cilvēkiem, kuri cieš no post-traumatiska stresa traucējumiem..

Epilepsija

Hipokamps bieži ir epilepsijas lēkmes. Hipokampusa skleroze ir visbiežāk redzamais audu bojājumu veids laikmetīgās epilepsijas gadījumā.

Tomēr nav skaidrs, vai epilepsija rodas hippocampus darbības traucējumu dēļ vai arī epilepsijas lēkmes izraisa hipokampusa novirzes..

Šizofrēnija

Šizofrēnija ir neirodeģeneratīva slimība, kas ietver daudzas smadzeņu struktūras patoloģijas.

Reģions, kas visbiežāk saistīts ar slimību, ir smadzeņu garoza, tomēr hipokamps varētu būt svarīgs, jo ir pierādīts, ka daudziem šizofrēnijas subjektiem šī reģiona lielums ir ievērojami samazinājies..

Skaidrojošs video

Atsauces

  1. Burgess N, Maguire EA, O'Keefe J. Cilvēka hipokamps un telpiskā un epizodiskā atmiņa. Neuron 2002; 35: 625-41.
  2. Chicurel ME, Harris KM CA3 sazaroto dendritisko muguriņu struktūras un sastāva trīsdimensiju analīze un to sinaptiskās attiecības ar sūnu šķiedru boutoniem žurkas hipokampā. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
  3. Drew LJ, Fusi S, Hen R. Pieaugušo neirogenēze zīdītāju hipokampā: Kāpēc dentāts gyrus? Uzziniet Mem 2013; 20: 710-29.
  4. Hales JB, et al. Mediālās entorīnās garozas bojājumi tikai daļēji traucē hipokampusa šūnu un hipokampusa atkarīgo vietu atmiņu. Cell Rep 2014; 9: 893-01.
  5. Keefe JO, Nadel L. Hipokamps kā izziņas karte. Oxford: Clarendon Press. 1978.
  6. Kivisaari SL, Probst A, Taylor KI. Perirhinal, Entorhinal un Parahippocampal Cortices un Hippocampus: Pārskats par funkcionālo anatomiju un to segmentēšanas protokolu MR attēlos fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. lpp. 239-67.
  7. Witter MP, Amaral DG. Pērtiķa mērkaķis: V projekcijas uz dentāta gyrus, hipokampu un subikālo kompleksu. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.