HIPOKAMPUS: FUNKCIJE, ANATOMIJA I PATOLOGIJE (SA SLIKAMA) - NEUROPSIHOLOGIJA - 2025

Hipokampus je struktura mozga koji je dio limbičkog sustava i čija je glavna funkcija su stvaranje novih sjećanja - Memorija - i prostorne orijentacije. Smještena je u temporalnom režnja (jedna od viših moždanih struktura), ali je također dio limbičkog sustava i uključen je u funkcije donjih struktura.

Danas je dobro dokumentirano da su glavne funkcije koje obavlja hipokampus povezane s kognitivnim procesima; u stvari, globalno je prepoznata kao glavna struktura pamćenja. Međutim, pokazano je kako ova regija osim procesa memoriranja provodi još dvije aktivnosti: inhibiciju ponašanja i prostornu orijentaciju.

Ilustracija hipokampusa

Hipokampus, s latinskog hipokampusa, otkrio je u 16. stoljeću anatomist Giulio Cesare Aranzio. Svoje ime duguje po izgledu svoje strukture koja nalikuje obliku morskog konja, hipokampusa.

Usporedba između seciranog hipokampusa i morskog konja

U početku je postojala kontroverza oko anatomije ovog mozga i dobili su različita imena poput "svilene bube" ili "ovnov rog". Isto tako, predloženo je postojanje dvije različite regije hipokampusa: "veći hipokampus" i "manji hipokampus".

Trenutno je ta podjela hipokampusa zanemarena i klasificirana je kao jedna struktura. S druge strane, hipokampus je u svom otkriću bio povezan s osjećajem mirisa, a branilo se da je ta struktura mozga bila zadužena za obradu i snimanje olfaktornih podražaja.

Tek 1900. godine, kada je Vladimir Bekhterev pokazao stvarno funkcioniranje strukture i započinje istražiti memorijske funkcije koje je obavljao hipokampus.

Anatomija i mjesto hipokampusa

Hipokampus je regija mozga koja se nalazi na kraju kore. Konkretno, riječ je o području gdje se korteks sužava u jedan sloj gusto nabijenih neurona.

Dakle, hipokampus je malo područje koje se nalazi na donjoj granici moždane kore i sadrži ventralni i dorzalni dio.

Ilustracija hipokampusa

Zbog svog položaja dio je limbičkog sustava, to jest skupine regije koja se nalazi u regiji koja graniči sa moždanom korteksom i razmjenjuje informacije s različitim regijama mozga.

Limbički sustav. Izvor: Anatomija i fiziologija, Connexions, OpenStax College putem Wikimedia Commonsa

S jedne strane, glavni izvor afere hipokampa je entorhinalni korteks i snažno je povezan s velikim brojem područja moždane kore. Konkretno, čini se da je hipokampus usko povezan s prefrontalnim korteksom i bočnim septalnim područjem.

Povezanost hipokampusa s tim područjima korteksa objašnjava velik dio kognitivnih procesa i funkcija pamćenja koje obavlja struktura.

S druge strane, hipokampus je također povezan s donjim dijelovima mozga. Pokazalo se da ovo područje prima modulacijske ulaze iz serotonergičkog, dopaminergičkog i norepinefrinskog sustava, a snažno je povezano s talamusom.

Fiziologija

morski konj

Hipokampus djeluje kroz dva načina djelovanja, svaki s drugačijim obrascem funkcioniranja i uz sudjelovanje određene skupine neurona. Ova dva načina djelovanja su theta valovi i glavni obrasci nepravilne aktivnosti (LIA).

Theta valovi se pojavljuju tijekom stanja budnosti i aktivnosti, kao i tijekom REM spavanja. Za to vrijeme, to jest kad smo budni ili u REM fazi spavanja, hipokampus djeluje kroz duge i nepravilne valove koje proizvode piramidalni neuroni i stanice granula.

Sa svoje strane, nepravilne aktivnosti pojavljuju se tijekom spavanja (osim u REM fazi) i u trenucima nepomičnosti (kada jedemo i odmaramo).

Isto tako, čini se da su kutni valovi spori najuže povezani s procesima pamćenja.

Na taj bi način trenutci odmora bili ključni kako bi hipokampus mogao pohraniti i zadržati informacije u svojim moždanim strukturama.

Funkcije hipokampusa

Hipokampus (crveni)

Izmijenjena je početna hipoteza da je hipokampus obavljao funkcije povezane s osjećajem mirisa. U stvari, pokazana je lažnost ove moguće funkcije hipokampa, a pokazalo se da, uprkos činjenici da ovo područje prima izravni unos od olfaktorne žarulje, ne sudjeluje u senzornom funkcioniranju.

Tijekom godina, funkcioniranje hipokampusa bilo je povezano s obavljanjem kognitivnih funkcija. Trenutno se funkcionalnost ove regije fokusira na tri glavna aspekta: inhibiciju, memoriju i prostor.

Prvi od njih nastao je 1960-ih godina kroz teoriju inhibicije ponašanja O'keefea i Nadela. U tom smislu, hiperaktivnost i poteškoće inhibicije primijećene kod životinja s lezijama u hipokampusu razvile su ovu teorijsku liniju i povezale funkcioniranje hipokampusa sa inhibicijom ponašanja.

Što se sjećanja tiče, postalo je povezano s poznatim člankom Scovillea i Brende Milner, koji je opisao kako je kirurško uništavanje hipokampusa u bolesnika s epilepsijom uzrokovalo anterogradnu amneziju i vrlo ozbiljnu retrogradnu amneziju.

Treća i posljednja funkcija hipokampusa pokrenuta je Tolmanovim teorijama "kognitivnog mapiranja" i O'Keefeovim otkrićem da neuroni u hipokampusu štakora izgledaju kao da pokazuju aktivnost povezanu s lokacijom i prostornom situacijom.

Hipokampus i inhibicija

Otkriće uloge hipokampusa u inhibiciji ponašanja sasvim je nedavno. Zapravo, ovo se obilježje još uvijek istražuje.

Nedavna istraživanja fokusirana su na ispitivanje specifične regije hipokampusa zvane ventral hippocampus. U istraživanju ove male regije postavljeno je da bi hipokampus mogao igrati važnu ulogu kako u inhibiciji ponašanja, tako i u razvoju anksioznosti.

Najvažnije istraživanje o tim funkcijama proveo je prije nekoliko godina Joshua A. Gordon. Autor je zabilježio električnu aktivnost ventralnog hipokampusa i medijalnog prefrontalnog korteksa u miševa istražujući različita okruženja, od kojih su neki izazvali anksiozne reakcije kod životinja.

Studija se fokusirala na pronalaženje sinkronizacije moždane aktivnosti između moždanih regija, budući da ovaj faktor predstavlja znak prijenosa informacija. Budući da su hipokampus i prefrontalni korteks povezani, sinkronizacija je bila evidentna u svim sredinama u kojima su miševi bili izloženi.

Međutim, u situacijama koje su stvorile anksioznost kod životinja, uočeno je da se sinkronizacija između oba dijela mozga povećavala.

Isto tako, pokazano je i kako je prefrontalni korteks doživio porast ritma aktivnosti kada su miševi bili u okruženju koje je izazivalo strah ili anksioznost.

Ovo povećanje theta aktivnosti bilo je povezano s primjetnim smanjenjem istraživačkog ponašanja miševa, za što je zaključeno da je hipokampus regija zadužena za prijenos informacija potrebnih za suzbijanje određenog ponašanja.

Hipokampus i sjećanje

Za razliku od uloge koju hipokampus igra u inhibiciji, danas postoji visok znanstveni konsenzus za potvrdu da ova regija predstavlja vitalnu strukturu za funkcioniranje i razvoj pamćenja.

Uglavnom, tvrdi se da je hipokampus moždana struktura koja omogućuje formiranje novih sjećanja na doživljene događaje, i epizodne i autobiografske. Na taj se način zaključuje da je hipokampus područje mozga koje omogućava učenje i zadržavanje informacija.

Ove su hipoteze široko dokazane i višestrukim neuroznanstvenim istraživanjima i, iznad svega, simptomima koje izazivaju lezije u hipokampusu.

Pokazalo se da teške ozljede ove regije prouzrokuju velike poteškoće u stvaranju novih sjećanja i često utječu na uspomene formirane i prije ozljede.

Međutim, glavna uloga hipokampusa u memoriji leži više u učenju nego u pronalaženju prethodno pohranjenih podataka. Zapravo, kad ljudi formiraju memoriju, ona se prvo pohranjuje u hipokampusu, ali s vremenom informacije pristupaju drugim regijama temporalnog korteksa.

Isto tako, hipokampus se ne čini važnom strukturom u učenju motoričkih ili kognitivnih vještina (kako igrati instrument ili rješavati logičke zagonetke).

Ova činjenica otkriva prisutnost različitih vrsta memorije kojima upravljaju različite regije mozga, tako da hipokampus ne pokriva sve memorijske procese u potpunosti, ali veliki dio njih.

Hipokampus i prostorna orijentacija

Istraživanje mozga štakora pokazalo je da hipokampus sadrži niz neurona koji imaju "mjesta mjesta". To znači da skupina neurona u hipokampusu aktivira akcijske potencijale (prenose informacije) kada životinja prođe određeno mjesto u svom okruženju.

Isto tako, Edmund Rolls opisao je kako se aktiviraju određeni neuroni u hipokampusu kada životinja usredotoči svoj pogled na određene aspekte svoje okoline.

Stoga su studije s glodavcima pokazale da bi hipokampus mogao biti vitalna regija u razvoju orijentacijskog kapaciteta i prostorne memorije.

Kod ljudi su podaci mnogo ograničeniji zbog poteškoća koje predstavlja ova vrsta istraživanja. Međutim, "site neuroni" pronađeni su i kod ispitanika s epilepsijom koji su izvršili invazivni postupak kako bi pronašli izvor svojih napadaja.

U studiji su elektrode postavljene na hipokampus pojedinaca i od njih je kasnije zatraženo da koriste računalo za navigaciju virtualnim okruženjem koje predstavlja grad.

Srodne bolesti

Lezije u hipokampusu proizvode niz simptoma, od kojih se većina odnosi na gubitak pamćenja, a posebno na smanjenje sposobnosti učenja.

Međutim, problemi s pamćenjem uzrokovani teškim ozljedama nisu jedine bolesti povezane s hipokampusom. Zapravo, čini se da četiri glavne bolesti imaju neku vrstu veze s funkcioniranjem ove regije mozga. Ovi su:

Degeneracija mozga

Mozak Alzheimerove pacijentice.

Čini se da je i normalno i patološko starenje mozga usko povezano s hipokampusom.

Problemi s pamćenjem povezani s dobi ili padom kognitivnih sposobnosti iskusnih u starosti povezani su sa smanjenjem populacije neurona u hipokampusu.

Taj je odnos mnogo uočljiviji kod neurodegenerativnih bolesti poput Alzheimerove bolesti kod kojih se opaža masovna smrt neurona u ovoj regiji mozga.

Stres

Hipokampus sadrži visoku razinu mineralokortikoidnih receptora, što ovu regiju čini vrlo osjetljivom na stres.

Stres može utjecati na hipokampus, smanjujući ekscitabilnost, inhibirajući genezu i uzrokujući atrofiju nekih njegovih neurona.

Ti čimbenici objašnjavaju kognitivne probleme ili propuste u pamćenju koje možemo doživjeti kada smo pod stresom, a posebno su uočljivi kod ljudi s posttraumatskim stresnim poremećajem.

Epilepsija

Hipokampus je često žarište epileptičnih napada. Hipokampna skleroza najčešće je vidljiva vrsta oštećenja tkiva u epilepsiji temporalnog režnja.

Međutim, nije jasno da li se epilepsija javlja zbog abnormalnosti u radu hipokampusa ili zbog toga što epileptični napadaji stvaraju abnormalnosti u hipokampusu.

Shizofrenija

Shizofrenija je neurorazvojna bolest koja uključuje prisutnost brojnih abnormalnosti u moždanoj strukturi.

Regija koja je najviše povezana s bolešću je moždana kora, međutim, hipokampus bi također mogao biti važan, jer se pokazalo da mnogi ispitanici sa shizofrenijom bilježe značajno smanjenje veličine ove regije.

Reference

1. Burgess N, Maguire EA, O'Keefe J. Humani hipokampus i prostorno i epizodno pamćenje. Neuron 2002; 35: 625-41.
2. Chicurel ME, Harris KM Trodimenzionalna analiza strukture i sastava CA3 razgranatih dendritičnih bodlji i njihovih sinaptičkih odnosa s mahovinim vlaknima u hipokampusu štakora. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
3. Drew LJ, Fusi S, Hen R. Neurogeneza odraslih u hipokampusu sisavaca: Zašto zubni zub? Nauči Mem 2013; 20: 710-29.
4. Hales JB i sur. Medijalne entorhinalne lezije korteksa djelomično samo narušavaju stanice hipokampusa i memoriju mjesta hipokampusa. Cell Rep 2014; 9: 893-01.
5. Keefe JO, Nadel L. Hipokampus kao kognitivna karta. Oxford: Clarendon Press. 1978.
6. Kivisaari SL, Probst A, Taylor KI. Periferni, entorhinalni i parahippokampalni kortikli i hipokampus: pregled funkcionalne anatomije i protokola za njihovu segmentaciju u MR snimcima na fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. str. 239-67.
7. Witter MP, Amaral DG. Entorhinalni korteks majmuna: V izbočenja na dentati gyrus, hipokampus i subtikularni kompleks. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.