Funcții, anatomie și patologii ale hipocampului (cu imagini)

1935
Anthony Golden

hipocamp Este o structură a creierului care face parte din sistemul limbic și ale cărei funcții principale sunt formarea de noi amintiri -memorie- și orientarea spațială. Este localizat în lobul temporal (una dintre structurile cerebrale superioare), dar face parte, de asemenea, din sistemul limbic și este implicat în funcțiile structurilor inferioare..

Astăzi este bine documentat că principalele funcții îndeplinite de hipocamp sunt legate de procesele cognitive; de fapt, este recunoscută la nivel global ca fiind principala structură a memoriei. Cu toate acestea, s-a arătat cum această regiune efectuează alte două activități, în afară de procesele de memorare: inhibarea comportamentului și orientarea spațială..

Ilustrație de hipocamp

Hipocampul, din latinescul hipocampus, a fost descoperit în secolul al XVI-lea de anatomistul Giulio Cesare Aranzio. Își datorează numele aspectul structurii sale, care seamănă cu forma calului de mare, hipocamp.

Comparație între hipocampus disecat și cal de mare

Inițial, a existat o oarecare controversă cu privire la anatomia acestei regiuni a creierului și i s-au dat diferite nume precum „vierme de mătase” sau „corn de berbec”. La fel, a fost propusă existența a două regiuni diferite ale hipocampului: „hipocampus mai mare” și „hipocampus minor”.

În prezent, această subdiviziune a hipocampului a fost ignorată și este clasificată ca o singură structură. Pe de altă parte, în descoperirea sa, hipocampul a fost legat de simțul mirosului și s-a susținut că această structură a creierului era responsabilă pentru procesarea și înregistrarea stimulilor olfactivi..

Abia în anul 1900, prin mâna lui Vladimir Bekhterev, a fost demonstrată funcționarea reală a structurii și au început să fie investigate funcțiile de memorie efectuate de hipocamp..

Indice articol

  • 1 Anatomia și localizarea hipocampului
  • 2 Fiziologie
  • 3 Funcțiile hipocampului
    • 3.1 Hipocampus și inhibiție
    • 3.2 Hipocamp și memorie
    • 3.3 Hipocamp și orientare spațială
  • 4 Boli conexe
  • 5 Referințe

Anatomia și localizarea hipocampului

Hipocampul este o regiune a creierului care se află la capătul cortexului. Mai exact, este o zonă în care cortexul se îngustează într-un singur strat de neuroni dens..

Astfel, hipocampul este o regiune mică găsită la marginea inferioară a cortexului cerebral, cuprinzând porțiuni ventrale și dorsale..

Ilustrația unui hipocamp

Datorită locației sale, face parte din sistemul limbic, adică grupul de regiuni găsite în regiunea care se învecinează cu cortexul cerebral și schimbă informații cu diferite regiuni ale creierului.

Sistemul limbic. Sursa: Anatomy & Physiology, Connexions, OpenStax College [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] prin Wikimedia Commons

Pe de o parte, sursa principală de aferențe hipocampice este cortexul entorhinal și este puternic conectat cu un număr mare de regiuni ale cortexului cerebral. Mai exact, hipocampul pare a fi strâns legat de cortexul prefrontal și zona septală laterală..

Legătura hipocampului cu aceste zone ale cortexului explică o mare parte din procesele cognitive și funcțiile de memorie efectuate de structură. 

Pe de altă parte, hipocampul este, de asemenea, conectat la regiunile inferioare ale creierului. S-a demonstrat că această regiune primește intrări modulatorii din sistemele serotoninergice, dopaminergice și norepinefrine și este puternic conectată la talamus.

Fiziologie

Hipocamp

Hipocampul funcționează prin două moduri de activitate, fiecare cu un model diferit de funcționare și cu participarea unui grup specific de neuroni. Aceste două moduri de activitate sunt undele theta și principalele modele de activitate neregulată (LIA).. 

Undele Theta apar în timpul vigilenței și activității, precum și în timpul somnului REM. În acest timp, adică atunci când suntem treji sau în faza de somn REM, hipocampul funcționează prin intermediul undelor lungi și neregulate produse de neuroni piramidali și celule granulare.

La rândul său, activitatea neregulată apare în timpul somnului (cu excepția fazei REM) și în momentele de imobilitate (când mâncăm și ne odihnim).

La fel, se pare că undele lente unghiulare sunt cele care sunt cele mai strâns legate de procesele de memorie..

În acest fel, momentele de odihnă ar fi esențiale, astfel încât hipocampul să poată stoca și păstra informațiile în structurile sale cerebrale.

Funcțiile hipocampului

Hipocamp (roșu)

Ipoteza inițială conform căreia hipocampul îndeplinea funcții legate de simțul mirosului a fost înlocuită. De fapt, falsitatea acestei posibile funcții a hipocampului a fost demonstrată și s-a demonstrat că, în ciuda faptului că această regiune primește aport direct de la bulbul olfactiv, nu participă la funcționarea senzorială.

De-a lungul anilor, funcționarea hipocampului a fost legată de îndeplinirea funcțiilor cognitive. În prezent, funcționalitatea acestei regiuni se concentrează pe trei aspecte principale: inhibiție, memorie și spațiu..

Prima dintre acestea a apărut în anii 1960 prin teoria inhibării comportamentului lui O'keefe și Nadel. În acest sens, dificultatea de hiperactivitate și inhibare observată la animalele cu leziuni în hipocampus a dezvoltat această linie teoretică și a corelat funcționarea hipocampului cu inhibarea comportamentală.

În ceea ce privește memoria, aceasta a fost legată de celebrul articol al lui Scoville și Brenda Milner, care descria modul în care distrugerea chirurgicală a hipocampului la un pacient cu epilepsie a provocat amnezie anterogradă și o amnezie retrogradă foarte gravă..

A treia și ultima funcție a hipocampului a fost inițiată de teoriile „cartării cognitive” ale lui Tolman și de descoperirea lui O'Keefe că neuronii din hipocampul șobolanilor păreau să prezinte activitate legată de localizare și situația spațială..

Hipocampus și inhibiție

Descoperirea rolului hipocampului în inhibiția comportamentală este destul de recentă. De fapt, această caracteristică este încă în curs de investigare..

Studii recente s-au concentrat pe examinarea unei regiuni specifice a hipocampului numită hipocampus ventral. În investigația acestei mici regiuni, s-a postulat că hipocampul ar putea juca un rol important atât în ​​inhibarea comportamentului, cât și în dezvoltarea anxietății..

Cel mai important studiu asupra acestor funcții a fost realizat acum câțiva ani de Joshua A. Gordon. Autorul a înregistrat activitatea electrică a hipocampului ventral și a cortexului prefrontal medial la șoareci prin explorarea diferitelor medii, dintre care unele au provocat răspunsuri de anxietate la animale..

Studiul s-a axat pe căutarea sincronizării activității creierului între regiunile creierului, deoarece acest factor constituie un semn al transferului de informații. Deoarece hipocampul și cortexul prefrontal sunt conectate, sincronizarea a fost evidentă în toate mediile în care șoarecii au fost expuși.

Cu toate acestea, în situațiile care au produs anxietate la animale, s-a observat că sincronizarea dintre ambele părți ale creierului a crescut.

La fel, s-a demonstrat și cum cortexul prefrontal a experimentat o creștere a activității ritmului theta atunci când șoarecii se aflau în medii care au produs răspunsuri de teamă sau anxietate..

Această creștere a activității theta a fost legată de o scădere notabilă a comportamentului de explorare a șoarecilor, pentru care s-a ajuns la concluzia că hipocampul este regiunea însărcinată cu transmiterea informațiilor necesare pentru a inhiba anumite comportamente..

Hipocamp și memorie

Spre deosebire de rolul pe care hipocampul îl joacă în inhibiție, astăzi există un consens științific ridicat în afirmarea faptului că această regiune constituie o structură vitală pentru funcționarea și dezvoltarea memoriei..

În principal, se susține că hipocampul este structura creierului care permite formarea de noi amintiri ale evenimentelor trăite, atât episodice, cât și autobiografice. În acest fel, se concluzionează că hipocampul este zona creierului care permite învățarea și păstrarea informațiilor..

Aceste ipoteze au fost demonstrate pe scară largă atât prin multiple investigații neuroștiințifice, cât mai ales prin simptomele cauzate de leziunile din hipocamp.

S-a demonstrat că leziunile grave din această regiune produc dificultăți profunde în formarea de noi amintiri și afectează adesea amintirile formate înainte de rănire..

Cu toate acestea, rolul principal al hipocampului în memorie constă mai mult în învățare decât în ​​recuperarea informațiilor stocate anterior. De fapt, atunci când oamenii formează o memorie, aceasta este stocată mai întâi în hipocamp, dar odată cu trecerea timpului informațiile accesează alte regiuni ale cortexului temporal..

De asemenea, hipocampul nu pare a fi o structură importantă în învățarea abilităților motorii sau cognitive (cum să cânți la un instrument sau să rezolvi puzzle-uri logice).

Acest fapt relevă prezența diferitelor tipuri de memorie, care sunt guvernate de diferite regiuni ale creierului, astfel încât hipocampul nu acoperă toate procesele de memorie în întregime, dar o bună parte din ele o face..

Hipocamp și orientare spațială

Cercetările efectuate pe creierul șobolanilor au arătat că hipocampul conține o serie de neuroni care au „câmpuri de loc”. Aceasta înseamnă că un grup de neuroni din hipocampus declanșează potențiale de acțiune (transmit informații) atunci când animalul trece printr-un loc specific din mediul său..

La fel, Edmund Rolls a descris modul în care anumiți neuroni din hipocampus sunt activați atunci când animalul își concentrează privirea asupra anumitor aspecte ale mediului său.

Astfel, studiile cu rozătoare au arătat că hipocampul ar putea fi o regiune vitală în dezvoltarea capacității de orientare și a memoriei spațiale..

La om, datele sunt mult mai limitate datorită dificultăților puse de acest tip de cercetare. Cu toate acestea, „neuronii sitului” au fost găsiți și la subiecții cu epilepsie care au efectuat o procedură invazivă pentru a localiza sursa convulsiilor lor..

În studiu, electrozii au fost plasați în hipocampul indivizilor și ulterior li s-a cerut să folosească un computer pentru a se deplasa într-un mediu virtual care reprezenta un oraș.

Boli conexe

Leziunile din hipocampus produc o serie de simptome, majoritatea legate de pierderea memoriei și mai ales de o scădere a capacității de învățare.

Cu toate acestea, problemele de memorie cauzate de leziuni grave nu sunt singurele boli legate de hipocampus. De fapt, patru boli majore par să aibă un fel de legătură cu funcționarea acestei regiuni cerebrale. Acestea sunt:

Degenerarea creierului

Creierul bolnavului de Alzheimer.

Atât îmbătrânirea normală, cât și cea patologică a creierului par a fi strâns legate de hipocamp.

Problemele de memorie legate de vârstă sau scăderea abilităților cognitive experimentate în timpul bătrâneții sunt legate de o scădere a populației neuronale a hipocampului.

Această relație este mult mai vizibilă în bolile neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer, în care se observă o moarte masivă a neuronilor din această regiune a creierului..

Stres

Hipocampul conține niveluri ridicate de receptori mineralocorticoizi, făcând această regiune extrem de vulnerabilă la stres.

Stresul poate afecta hipocampul, reducând excitabilitatea, inhibând geneza și provocând atrofia unora dintre neuronii săi.

Acești factori explică problemele cognitive sau eșecurile memoriei pe care le putem experimenta atunci când suntem stresați și sunt deosebit de remarcabili în rândul persoanelor cu tulburare de stres post-traumatic..

Epilepsie

Hipocampul este frecvent punctul central al crizelor epileptice. Scleroza hipocampală este tipul cel mai frecvent vizibil de afectare a țesuturilor în epilepsia lobului temporal..

Cu toate acestea, nu este clar dacă epilepsia apare din cauza anomaliilor în funcționarea hipocampului sau dacă convulsiile epileptice provoacă anomalii în hipocamp..

Schizofrenie

Schizofrenia este o boală neurodezvoltării care implică prezența a numeroase anomalii în structura creierului.

Regiunea cea mai asociată cu boala este cortexul cerebral, cu toate acestea, hipocampul ar putea fi, de asemenea, important, deoarece s-a demonstrat că mulți subiecți cu schizofrenie prezintă o scădere notabilă a dimensiunii acestei regiuni.

Referințe

  1. Burgess N, Maguire EA, O'Keefe J. Hipocampul uman și memoria spațială și episodică. Neuron 2002; 35: 625-41.
  2. Chicurel ME, Harris KM Analiza tridimensională a structurii și compoziției spinelor dendritice ramificate CA3 și a relațiilor sinaptice ale acestora cu butonii de fibre mușchii din hipocampul șobolanului. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
  3. Drew LJ, Fusi S, Hen R. Neurogeneza adulților în hipocampul mamiferelor: De ce girusul dentat? Learn Mem 2013; 20: 710-29.
  4. Hales JB și colab. Leziunile mediale ale cortexului entorhinal perturbă doar parțial celulele locului hipocampic și memoria locului dependent de hipocamp. Cell Rep 2014; 9: 893-01.
  5. Keefe JO, Nadel L. Hipocampul ca hartă cognitivă. Oxford: Clarendon Press. 1978.
  6. Kivisaari SL, Probst A, Taylor KI. Cortizele periphinal, entorhinal și parahippocampal și hipocampul: o prezentare generală a anatomiei funcționale și a protocolului pentru segmentarea lor în imagini MR în fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. p. 239-67.
  7. Deputat Witter, DG Amaral. Cortexul entorhinal al maimuței: proiecții V către girusul dentat, hipocamp și complexul subicular. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.