Funkce, anatomie a patologie hipokampu (s obrázky)

661
David Holt

The hipokampus Jedná se o mozkovou strukturu, která je součástí limbického systému a jejíž hlavní funkcí je tvorba nových vzpomínek - paměťová a prostorová orientace. Nachází se v temporálním laloku (jedna z vyšších mozkových struktur), ale je také součástí limbického systému a podílí se na funkcích dolních struktur.

Dnes je dobře zdokumentováno, že hlavní funkce prováděné hipokampem souvisí s kognitivními procesy; ve skutečnosti je celosvětově uznáván jako hlavní struktura paměti. Ukázalo se však, jak tato oblast kromě procesu zapamatování vykonává dvě další činnosti: inhibici chování a prostorovou orientaci..

Hippocampus ilustrace

Hipokampus z latinského hipokampu objevil v 16. století anatom Giulio Cesare Aranzio. Za svůj název vděčí vzhledu své struktury, která se podobá tvaru mořského koníka, hipokampu.

Porovnání pitvaného hipokampu a mořského koníka

Zpočátku se vedlo o polemice ohledně anatomie této oblasti mozku a dostala různá jména, například „bource morušového“ nebo „beraní roh“. Podobně byla navržena existence dvou různých oblastí hipokampu: „větší hipokamp“ a „menší hipokamp“.

V současné době není toto dělení hipokampu přehlíženo a je klasifikováno jako jediná struktura. Na druhé straně, ve svém objevu, hipokampus souvisel s čichem a bylo bráněno, že tato struktura mozku byla zodpovědná za zpracování a zaznamenávání čichových podnětů.

To nebylo až do roku 1900, kdy byla rukou Vladimíra Bektereva prokázána skutečná funkčnost struktury a začaly být vyšetřovány paměťové funkce prováděné hipokampem.

Rejstřík článků

  • 1 Anatomie a umístění hipokampu
  • 2 Fyziologie
  • 3 Funkce hipokampu
    • 3.1 Hipokampus a inhibice
    • 3.2 Hippocampus a paměť
    • 3.3 Hipokampus a prostorová orientace
  • 4 Související nemoci
  • 5 Reference

Anatomie a umístění hipokampu

Hipokampus je oblast mozku, která se nachází na konci kůry. Konkrétně se jedná o oblast, kde se kůra zužuje do jedné vrstvy hustě zabalených neuronů..

Hipokampus je tedy malá oblast nacházející se na spodní hranici mozkové kůry, která zahrnuje ventrální a dorzální části..

Ilustrace hipokampu

Vzhledem ke své poloze je součástí limbického systému, to znamená skupiny regionů nalezených v oblasti, která hraničí s mozkovou kůrou, a vyměňuje si informace s různými oblastmi mozku.

Limbický systém. Zdroj: Anatomy & Physiology, Connexions, OpenStax College [CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)] přes Wikimedia Commons

Na jedné straně je hlavním zdrojem hipokampálních aferentů entorhinální kůra a je silně spojena s velkým počtem oblastí mozkové kůry. Konkrétně se zdá, že hipokampus úzce souvisí s prefrontální kůrou a oblastí laterálního septa..

Spojení hipokampu s těmito oblastmi kůry vysvětluje většinu kognitivních procesů a paměťových funkcí prováděných strukturou. 

Na druhou stranu je hipokampus také spojen s dolními oblastmi mozku. Ukázalo se, že tato oblast přijímá modulační vstupy ze serotonergních, dopaminergních a noradrenalinových systémů a je silně spojena s thalamem.

Fyziologie

Hippocampus

Hippocampus pracuje dvěma způsoby činnosti, každý s jiným vzorem fungování as účastí specifické skupiny neuronů. Těmito dvěma způsoby činnosti jsou vlny theta a hlavní vzorce nepravidelné činnosti (LIA).. 

Vlny théty se objevují během bdělosti a aktivity i během spánku REM. Během této doby, tj. Když jsme vzhůru nebo ve fázi spánku REM, hipokampus pracuje pomocí dlouhých a nepravidelných vln produkovaných pyramidovými neurony a granulovanými buňkami.

Nepravidelná aktivita se objevuje během spánku (kromě fáze REM) a ve chvílích nehybnosti (když jíme a odpočíváme).

Podobně se zdá, že úhlové pomalé vlny jsou ty, které nejvíce souvisejí s paměťovými procesy..

Tímto způsobem by byly klíčové okamžiky odpočinku, aby hipokampus mohl ukládat a uchovávat informace ve svých mozkových strukturách.

Funkce hipokampu

Hippocampus (červený)

Původní hypotéza, že hipokampus vykonával funkce spojené s čichem, byla nahrazena. Ve skutečnosti byla prokázána nepravdivost této možné funkce hipokampu a bylo prokázáno, že navzdory skutečnosti, že tato oblast přijímá přímý vstup z čichové cibulky, neúčastní se smyslového fungování.

V průběhu let souviselo fungování hipokampu s výkonem kognitivních funkcí. V současné době se funkčnost této oblasti zaměřuje na tři hlavní aspekty: inhibici, paměť a prostor..

První z nich vznikl v roce 1960 prostřednictvím O'keefe a Nadel teorie inhibice chování. V tomto smyslu hyperaktivita a potíže s inhibicí pozorované u zvířat s lézemi v hipokampu vyvinuly tuto teoretickou linii a souvisely s fungováním hipokampu s behaviorální inhibicí.

Pokud jde o paměť, začalo to souviset se slavným článkem Scovilla a Brendy Milnerové, který popisoval, jak chirurgická destrukce hipokampu u pacienta s epilepsií způsobila anterográdní amnézii a velmi vážnou retrográdní amnézii..

Třetí a poslední funkce hipokampu byla iniciována Tolmanovými teoriemi „kognitivního mapování“ a O'Keefeho objevem, že neurony v hipokampu potkanů ​​vykazovaly aktivitu související s umístěním a prostorovou situací..

Hipokampus a inhibice

Objev role hipokampu v inhibici chování je poměrně nedávný. Tato funkce je ve skutečnosti stále předmětem šetření..

Nedávné studie se zaměřily na zkoumání specifické oblasti hipokampu zvané ventrální hipokampus. Při zkoumání této malé oblasti se předpokládá, že hipokampus může hrát důležitou roli jak v inhibici chování, tak ve vývoji úzkosti.

Nejdůležitější studii o těchto funkcích provedl před několika lety Joshua A. Gordon. Autor zaznamenal elektrickou aktivitu ventrálního hipokampu a mediální prefrontální kůry u myší zkoumáním různých prostředí, z nichž některé vyvolaly u zvířat úzkostné reakce..

Studie se zaměřila na hledání synchronizace mozkové aktivity mezi oblastmi mozku, protože tento faktor představuje známku přenosu informací. Protože hipokampus a prefrontální kůra jsou spojeny, synchronizace byla evidentní ve všech prostředích, ve kterých byly myši vystaveny.

Avšak v situacích, které u zvířat vyvolávaly úzkost, bylo pozorováno, že synchronizace mezi oběma částmi mozku vzrostla.

Podobně bylo také prokázáno, jak prefrontální kůra zaznamenala zvýšení aktivity theta rytmu, když byly myši v prostředích, které vyvolávaly strach nebo úzkost..

Toto zvýšení aktivity theta souviselo s výrazným snížením průzkumného chování myší, což vedlo k závěru, že hipokampus je oblast odpovědná za přenos informací nezbytných k potlačení určitého chování.

Hippocampus a paměť

Na rozdíl od role, kterou hipokampus hraje při inhibici, dnes existuje vysoká vědecká shoda v tom, že tato oblast představuje důležitou strukturu pro fungování a rozvoj paměti.

Především se tvrdí, že hipokampus je mozková struktura, která umožňuje vytváření nových vzpomínek na prožité události, epizodické i autobiografické. Tímto způsobem se dospělo k závěru, že hipokampus je oblast mozku, která umožňuje učení a uchovávání informací..

Tyto hypotézy byly široce demonstrovány jak mnohonásobnými neurovědeckými výzkumy, tak především příznaky způsobenými lézemi v hipokampu.

Ukázalo se, že vážná zranění v této oblasti způsobují velké potíže při vytváření nových vzpomínek a často ovlivňují i ​​vzpomínky vytvořené před zraněním..

Hlavní role hipokampu v paměti však spočívá spíše v učení než v získávání dříve uložených informací. Když si lidé vytvoří paměť, ve skutečnosti se nejprve uloží do hipokampu, ale postupem času se informace dostanou do dalších oblastí spánkové kůry..

Stejně tak se hipokampus nezdá být důležitou strukturou při učení motorických nebo kognitivních dovedností (jak hrát na nástroj nebo řešit logické hádanky).

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

Hipokampus a prostorová orientace

Výzkum mozků potkanů ​​ukázal, že hipokampus obsahuje řadu neuronů, které mají „polohová pole“. To znamená, že skupina neuronů v hipokampu spouští akční potenciály (přenáší informace), když zvíře projde konkrétním místem ve svém prostředí..

Podobně Edmund Rolls popsal, jak se aktivují určité neurony v hipokampu, když zvíře zaměřuje svůj pohled na určité aspekty svého prostředí.

Studie s hlodavci tedy ukázaly, že hipokampus může být životně důležitou oblastí ve vývoji orientační kapacity a prostorové paměti..

U lidí jsou údaje mnohem omezenější kvůli obtížím, které tento typ výzkumu přináší. „Lokální neurony“ však byly také nalezeny u subjektů s epilepsií, které provedly invazivní proceduru k lokalizaci zdroje jejich záchvatů..

Ve studii byly elektrody umístěny do hipokampu jednotlivců a později byli požádáni, aby k pohybu ve virtuálním prostředí představujícím město používali počítač.

Související nemoci

Léze v hipokampu vyvolávají řadu příznaků, většinou souvisejících se ztrátou paměti a zejména se snížením schopnosti učení.

Problémy s pamětí způsobené těžkým zraněním však nejsou jedinými chorobami souvisejícími s hipokampem. Ve skutečnosti se zdá, že čtyři hlavní nemoci mají nějaký vztah k fungování této oblasti mozku. Tyto jsou:

Degenerace mozku

Mozek pacienta s Alzheimerovou chorobou.

Zdá se, že normální i patologické stárnutí mozku úzce souvisí s hipokampem.

Problémy s pamětí související s věkem nebo poklesem kognitivních schopností během stáří souvisí s poklesem neuronální populace hipokampu.

Tento vztah je mnohem patrnější u neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba, u nichž je pozorována masivní smrt neuronů v této oblasti mozku..

Stres

Hipokampus obsahuje vysoké hladiny mineralokortikoidních receptorů, díky čemuž je tato oblast velmi citlivá na stres.

Stres může ovlivnit hipokampus, snížit dráždivost, inhibovat vznik a způsobit atrofii některých jeho neuronů.

Tyto faktory vysvětlují kognitivní problémy nebo poruchy paměti, které můžeme zažít, když jsme ve stresu, a jsou zvláště patrné u lidí s posttraumatickou stresovou poruchou.

Epilepsie

Hippocampus je často ohniskem epileptických záchvatů. Hipokampální skleróza je nejčastěji viditelným typem poškození tkáně při epilepsii spánkového laloku..

Není však jasné, zda k epilepsii dochází v důsledku abnormalit ve fungování hipokampu, nebo zda epileptické záchvaty způsobují abnormality v hipokampu..

Schizofrenie

Schizofrenie je neurovývojové onemocnění, které zahrnuje přítomnost mnoha abnormalit ve struktuře mozku.

Regionem nejvíce spojeným s onemocněním je mozková kůra, nicméně hipokampus může být také důležitý, protože bylo prokázáno, že mnoho pacientů se schizofrenií vykazuje výrazné zmenšení velikosti této oblasti.

Reference

  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 CA3 rozvětvených dendritických trnů a jejich synaptických vztahů s boustony mechových vláken v hipokampu krysy. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
  3. Drew LJ, Fusi S, Hen R. Neurogeneze dospělých v hipokampu savců: Proč zubatý gyrus? Learn Mem 2013; 20: 710-29.
  4. Hales JB a kol. Mediální léze entorhinální kůry pouze částečně narušují buňky hipokampálního místa a paměť místa závislou na hipokampu. 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 and Hippocampus: An Overview of Functional Anatomy and Protocol for their Segmentation in MR Images In fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. s. 239-67.
  7. Witter MP, Amaral DG. Entorhinální kůra opice: V projekce do zubatého gyrusu, hipokampu a subikulárního komplexu. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.

Zatím žádné komentáře