Den hippocampus er en struktur af telencephalon af pattedyr . Det hører især til det limbiske system og spiller en central rolle i hukommelse og rumlig navigation. I mennesker og andre primater , er det placeret i median temporale lap, under overfladen af den cortex , over femte bugtning (folder af cortex) tidsmæssige T 5 . Ligesom cortex, som den er tæt forbundet med, er det en parstruktur, der er symmetrisk til stede på hver halvkugle, hvis to dele er forbundet med hinanden ved hippocampus-commissure af corpus callosum placeret i fornix . Den består af tre underkonstruktioner: subiculum , Ammonhornet (bestående af områdene CA1, CA2 og CA3) og den tandede gyrus . Det er også forlængelsen af fornix eller trigone, og mandlerne er ved dens ender.
Hippocampus er grundigt undersøgt hos gnavere for dets involvering i systemer til inhibering af adfærd, opmærksomhed , rumlig hukommelse og navigation . En af konsekvenserne af en skade på hippocampus på rotternes opførsel er stigningen i aktivitet (bevægelse, udforskning osv.). Mange af cellerne i rotte- eller musens hippocampus reagerer som locusceller : de udsender tog af handlingspotentiale, når dyret passerer gennem bestemte steder i sit miljø. Disse placerer celler interagerer stærkt med celler, der koder for hovedets retning i rummet og med gittercellerne i den entorhinal cortex- nabo og menes at spille en nøglerolle i rumlig navigation (træning af kognitivt kort ).
De forskellige typer neuroner i hippocampus er ekstremt velorganiserede, hovedsageligt i form af forskellige lag. Derfor bruges det ofte som et modelsystem til at studere neurofysiologi . En af formerne for neuronal plasticitet , kendt som LTP eller langvarig potentiering , er blevet opdaget og er meget godt karakteriseret i denne struktur. LTP er især anerkendt som en af de vigtigste mekanismer, der bruges af hjernen til at gemme minder.
Hippocampus er en af de første strukturer, der er ramt af Alzheimers sygdom , hvilket forklarer hukommelsesproblemer og desorientering, der karakteriserer udseendet af denne neurodegenerative patologi. Den hypoxi (iltmangel), den encephalitis og epilepsi tindingelappen er også tilstande med læsioner på niveauet af hippocampus. Mennesker med alvorlig skade på hippocampus er modtagelige for forskellige typer amnesi .
Endelig er hippocampus sammen med den subventrikulære zone en af de eneste cerebrale strukturer, der udviser neurogeneseaktivitet hos det voksne individ. Denne produktion af nye funktionelle neuroner finder sted i den takkede gyrus gennem et individs liv. I modsætning til den subventrikulære zone, der producerer neuroner til den olfaktoriske pære , er de genererede neuroner beregnet til at forblive i den tandede gyrus .
Den tidligste beskrivelse af ryggen, der løber langs gulvet i det laterale hjertekammerets horn, kommer fra den venetianske anatom Giulio Cesare Aranzio (1587), som var den første til at sammenligne den med en hippocampus ( latin : hippocampus : kommer fra det græske antikke : ἵππος, “hest” og fra moderne græsk : κάμπος , “havmonster”) eller alternativt med en silkeorm. Den tyske anatomist Duvernoy (1729), den første til at illustrere denne struktur, var også ubeslutsomme mellem "hippocampus" og "silkeorm". "The vædderhorn" blev foreslået af dansk anatom Jacob Winslow i 1732 og et årti senere en fransk kirurg, De Garengeot, brugte udtrykket horn Ammonis i forhold til hornet af Ammons (Zeus Ammon, gud Grækenlands gamle, sammenlægning af den græske gud Zeus og den egyptiske gud Amun og som bar hovedbeklædning med vædderhorn.
Udtrykket pes hippocampi , også en henvisning til mytologi, kommer sandsynligvis fra Isbandis de Diemerbroecks arbejde i 1672, der sammenlignede det med den mytologiske halvhest, halvfisk -skabning . Hippocampus blev derefter beskrevet som hippocampus major , og dens bule i occipitalt horn, calcar avis , blev navngivet hippocampus minor af Félix Vicq-d'Azyr, da han ønskede at etablere en nomenklatur for hjernens dele i 1786. Han blev især forvekslet med flodhest i 1779 af Mayer og hans samtidige indtil 1829, da Karl Friedrich Burdach gendannede det korrekte udtryk. I 1861 var navnet hippocampus minor centrum for en tvist om menneskelig udvikling mellem Thomas Huxley og Richard Owen, satirisk kaldet "The Great Hippocampal Question". Udtrykket hippocampus mindre forsvandt gradvist fra anatomi bøger og blev officielt slettet i 1895 fra Nomina Anatomica .
I dag bruges kun udtrykket "hippocampus" stadig. Pes hippocampi bruges i stedet som et synonym for De Garengeots Ammonhorn, et udtryk, der overlever i navngivningen af de fire vigtigste histologiske divisioner af hippocampus: CA1, CA2, CA3 og CA4.
Anatomisk er hippocampus en uddybning af hjernebarkens kanter. Strukturerne, der udgør cortexens indvendige kanter, er en del af det limbiske system (den latinske "limbus" = kanter), der inkluderer hippocampus, cingulate cortex , olfaktorisk cortex og amygdala (hjernen) . Det er længe blevet foreslået, at dette limbiske system danner det neurale grundlag for følelser (se den treenige hjerne teori ). Imidlertid er begrebet det limbiske system i stigende grad spørgsmålstegn ved. Hippocampus er imidlertid godt forbundet med strukturer, der er involveret i følelsesmæssig opførsel: septum, hypothalamus brystkrop og thalamus ' forreste nukleare kompleks . Dens limbiske rolle kan derfor ikke udelukkes fuldstændigt.
Hippocampus har den overordnede form af et buet rør, ofte sammenlignet med en havhippocampus, et vædderhorn eller endda en banan. Det kan skelnes mellem det område, hvor cortex foldes op i et enkelt, meget tæt lag af pyramidale neuroner (3 til 6 celler dybt inde i rotter), der krøller sig op og danner en U. En af de endelige dele af kurven ( CA3 eller CA4) synker ned i hulen af den takkede gyrus, som i sig selv har en buet form svarende til en V. Hippocampus kan også adskilles i en ventral hippocampus og en dorsal hippocampus, som er organiseret på samme måde, men som er en del af forskellige neurale kredsløb (for bedre at visualisere, gennemse de forskellige udsatte udsættelser).
Denne generelle beskrivelse gælder for et flertal af pattedyrarter, selv om nogle detaljer varierer. I rotten ligner de to søheste et par bananer, der er forbundet i deres ende ved hippocampus-commissure. Dette er placeret midt i hjernen lige under den forreste del af corpus callosum, der forbinder de to halvkugler. Hos mennesker og aber repræsenterer hippocampus en mindre del af hjernen og findes forskudt sammenlignet med rotte; hvilket betyder, at vi derefter taler om nedre og øvre hippocampi og ikke længere ventrale og dorsale. Derudover er den nederste del af hippocampus, næsten ved bunden af den temporale lap, meget bredere end den øvre del. Denne komplicerede anatomi får sin form på en hjernesnit til at variere meget afhængigt af den valgte akse og placeringen af snittet.
Strukturelt er hippocampusdannelsen opdelt i tre dele:
På celleniveau er hippocampus kendetegnet ved et trisynaptisk neuronal kredsløb: axonerne i den entorhinal cortex udgør vejen for information om indføring i hippocampus. Kaldet perforerende fibre, disse axoner kommer direkte i kontakt med granulacellerne indeholdt i den takkede gyrus. Dette sender massivt sine axoner (som udgør de mosede fibre) til CA3-zonen: der er en synaps med dendritterne i de pyramideceller i denne zone. Derefter projekterer axonerne af de pyramideceller i CA3-zonen mod dendritterne af de pyramideceller i CA1-zonen (vej kaldet Schaeffer's sikkerhed). Disse projekterer til sidst deres axoner mod subiculum eller den entorhinal cortex, der fuldender dette tri-synaptiske kredsløb.
Parallelt med denne trisynaptiske sløjfe er der direkte forbindelser fra lag 2 og 3 i den entorhinal cortex til dendritterne i CA3 og CA1. Denne dobbelte forbindelses rolle er stadig dårligt forstået. Forbindelserne fra CA1 eller fra subikulumet til neuronerne i de dybe lag i den entorhinal cortex såvel som forbindelserne mellem disse dybe lag og de overfladiske lag i den entorhinal cortex får den trisynaptiske loop til at blive inkluderet i en større loop, der inkluderer entorhinal cortex, den rigtige hippocampus, subiculum, der lukker på niveauet af den entorhinal cortex, hovedindgangs- og udgangsporten mellem neo-cortex og hippocampus.
Der er også en forbindelse med flere forreste områder af hjernen gennem fimbria, og som samler forskellige axoner af den takkede gyrus af CA1 og CA3.
Sondringen mellem zoner CA2 og CA4 er ret diskuteret, og deres skitse er fortsat vanskelig at definere på baggrund af strukturelle kriterier alene.
Hippocampus udviser to hovedformer for aktivitet, der hver er forbundet med forskellige populationer af aktiverede neuroner og forskellige typer af resulterende elektrisk aktivitet målt ved elektroencefalografi (EEG). Disse to tilstande er opkaldt efter formen på deres EEG'er: theta (viser theta-bølger) og uregelmæssig aktivitet med stor amplitude. Karakteristikken for disse tilstande, beskrevet nedenfor, er de, der opnås hos rotten, som er det dyr, der er mest undersøgt for disse eksperimenter.
Theta-tilstanden er den, der observeres, når dyret er aktivt eller i alarmtilstand, især under bevægelsesopgaver, men også i søvnfasen med hurtige øjenbevægelser (REM i engelsk terminologi). Under theta-tilstand domineres EEG af store, regelmæssige bølger i et frekvensområde fra 6 til 9 Hz (karakteristisk for theta-rytmen). Befolkningsaktiviteten af pyramidale neuroner og kornceller er derefter sparsom: størstedelen af disse neuroner er tavse, mens den resterende fraktion viser højfrekvente toppe (op til 50 Hz ). En celle forbliver aktiv i et halvt sekund til et par sekunder. Når rotten således er aktiv, aktiveres forskellige populationer af celler og erstattes derefter af andre over tid, hvor den samlede andel af aktive celler forbliver mere eller mindre konstant. Dyrets position påvirker i høj grad aktiviteten af disse neuroner (jf. Stedcelle), selvom andre aspekter af adfærden tages i betragtning i den elektriske aktivitet.
Den uregelmæssige aktivitetstilstand med bred amplitude vises under dyb søvn (kendt som "langsom bølge") og også under inaktive vågen tilstand, såsom hvile eller når dyret spiser. I denne tilstand præsenterer EEG store bølger af ikke-rytmisk aktivitet kaldet “skarpe bølger”, som varer mellem 200 og 300 ms. Disse brede amplitudebølger bestemmer aktivitetsmønsteret for neuronale populationer. Mellem to bølger er de pyramideceller og korncellerne ikke særlig aktive (men ikke tavse). Under bølgen udsender 5 til 10% af neuronpopulationen handlingspotentialer, der varer 50 ms, oftest i form af en burst (serie af højfrekvente handlingspotentialer).
Disse to aktivitetsmåder af hippocampus observeres i rotter såvel som i primaterne , selvom i sidstnævnte forbliver observationen af en klar theta-rytme vanskelig. Vi finder den samme elektromagnetiske bølgeform med aktivitetsændringer korreleret med dyrets aktivitet som hos rotter.
Tre hovedfunktioner af hippocampus er kommet frem fra litteraturen i de seneste årtier:
Implikationen af hippocampus i hukommelsen er en teori, der, selv om den har historiske forløbere, hovedsageligt stammer fra de observationer, Scoville og Brenda Milner har foretaget på en patient, Henry Gustav Molaison , kendt indtil sin død i 2008 under hans initialer, HM . Efter operation for at reducere hans anfald fik HM hippocampus fjernet fuldstændigt. En af de utilsigtede konsekvenser af denne operation var svær anterograd amnesi såvel som delvis retrograd amnesi: HM var ude af stand til at danne nye episodiske minder og havde mistet hukommelsen om begivenhederne op til hans operation, selvom han stadig kunne huske begivenhederne. ældre begivenheder, såsom hendes barndomsminder. Denne sag skabte en sådan interesse, at HM blev den mest undersøgte patient i medicinhistorien. Derefter blev flere andre tilfælde af patienter, der præsenterede den samme type læsion i hippocampus (forårsaget af ulykke eller sygdom), og som led af hukommelsestab, rapporteret og undersøgt. Talrige eksperimenter er også blevet udført for at studere fysiologien af aktivitetsafhængige ændringer i synaptiske forbindelser i hippocampus. Alt dette arbejde har vist, at hippocampus spiller en central rolle i hukommelsen. Ikke desto mindre drøftes de nøjagtige mekanismer i memoriseringsprocessen stadig.
Den anden teori om hippocampus funktion antager en vigtig rolle i kodningen af rumlig information. Denne teori forsvares især af O'Keefe og Nadel, der blev inspireret af teorierne fra EC Tolman på de "kognitive kort" af mennesker og dyr. Især i 1971 opdagede de visse typer neuroner, der syntes at aktivere specifikt, når rotten flyttede til et bestemt sted i sit miljø. Disse celler er blevet kaldt stedceller . Deres intensive undersøgelse i løbet af de sidste tredive år antyder, at hippocampus også er en vigtig aktør i lokalisering og kodning af rumlig information (rumlig hukommelse), selvom dens nøjagtige rolle her igen diskuteres. For nylig er andre neuroner blevet karakteriseret i den entorhinal cortex, som hver især udleder for en præcis position på et sekskantet virtuelt gitter. De respektive roller for disse gitterceller og stedceller forstås stadig ikke.
Adfærdshæmning er en hypotese, der var meget populær i 1960'erne. Denne teori blev derefter begrundet med to hovedobservationer. På den ene side havde dyr med skade på hippocampus tendens til at være hyperaktive. På den anden side havde disse dyr også svært ved at bevare opgaver, der involverede hæmmende reaktioner, især når dyret skulle være tavs (som i en passiv undgåelsestest).
Jeffrey Gray udviklede denne tankegang til en teori, der forbinder hippocampus og angstmekanismer. Ikke desto mindre forbliver inhiberingsteorien i øjeblikket den mest kontroversielle af de tre.
Historisk set var en af de første teorier om hippocampus funktion at forbinde det med olfaction . Imidlertid viste flere anatomiske eksperimenter i begyndelsen af 1970'erne ikke et direkte forhold mellem olfaktorisk pære og hippocampus. Senere arbejde bekræftede ikke desto mindre, at den olfaktoriske pære faktisk projicerede ind i den ventrale del af den laterale entorhinal cortex, og at CA1-zonen i den ventrale hippocampus sendte axoner tilbage til olfaktorisk pære, den forreste olfaktoriske kerne og til den primære olfaktoriske cortex. Svarene fra hippocampus til det olfaktoriske system undersøges fortsat, især for deres implikationer i lugten; ikke desto mindre er olfaction ikke anerkendt som hippocampus 'hovedfunktion.
Psykologer og neurovidenskabere er generelt enige om hippocampusens vigtige rolle i dannelsen af nye minder om levede begivenheder (episodisk eller selvbiografisk hukommelse). Især ville han være ansvarlig for at opdage nyheden i en begivenhed, et sted eller en stimulus. Nogle forskere forstår hippocampus som en del af et større hukommelsessystem, der er etableret i den mediale temporale lap, som menes at være ansvarlig for deklarativ hukommelse (hukommelse, der kan verbaliseres i modsætning til hukommelse om bevægelser ( f.eks. Cykling), og som inkluderer hukommelsen af fakta ( f.eks: "Napoleon døde i 1821"), ud over episodisk hukommelse ( f.eks: "Jeg brækkede en tand, mens jeg cyklede 4 år gammel")).
På grund af tilstedeværelsen af en hippocampus i hver af de to hjernehalvkugler forårsager ensidig beskadigelse af kun en af hippocampierne ikke væsentlige hukommelsesproblemer. Omvendt fører alvorlig skade på begge hippocampi til dybe vanskeligheder med at danne nye minder (anterograd amnesi) og forværrer også nogle af de minder, der allerede er til stede før skaden (retrograd amnesi). Selvom denne retrograd amnesi ofte spænder over flere år før traumet, forbliver meget gamle minder. Denne observation førte til hypotesen om, at de under konsolidering af minder gradvist overføres til en anden del af hjernen.
Lesioner af hippocampus påvirker ikke alle typer hukommelse. F.eks. Forbliver evnen til at lære komplekse bevægelser (som at cykle) og kognitive færdigheder (spille et instrument, løse bestemte typer gåder osv. ) Ofte intakte. Denne bevarelse af disse kapaciteter antyder, at de er afhængige af en anden type hukommelse ( proceduremæssig hukommelse ) afhængig af en anden hjerneområde. Derudover viser nogle patienter med hukommelsestab nogle former for implicit, ikke-bevidst huskning. For eksempel at kunne genkende en bestemt person, som de for nylig har krydset stier med, som kendt og alligevel sværger, at de ikke kan huske at have mødt dem. Nogle forskere adskiller derfor ”bevidst tilbagekaldelse”, som ville afhænge af hippocampus, fra følelsen af ”fortrolighed”, som ville afhænge af en del af den median temporale cortex.
Status for nuværende videnHippocampus består af flere moduler, der hver har en specifik funktion, der stadig er dårligt forstået; hver af disse funktioner bidrager til den hurtige konstruktion (muligvis alt på én gang) af komplekse hændelsesminder, der er kvalificeret som episodisk hukommelse . Det skylder denne særlige hukommelsesfunktion til visse selvassocierende strukturer såsom CA3, som gør det muligt at etablere forbindelser mellem information modtaget fra kortikale lag fjernt fra hinanden, og som alle konvergerer mod hippocampusstrukturen gennem indgangsporten til cortex. . Det er lavet til at spille rollen som repeater af hurtigt lært information for den kortikale kappe, der lærer meget langsommere, og som den har gensidige forbindelser med. Disse episoder af reaktivering af de indlærte oplysninger kunne forekomme i faser af hvile eller søvn (især REM-søvn ) i faser, hvor visse hippocampusstrukturer spontant udsender "skarpe bølger" mod cortex . De fleste forfattere mener, at den endelige lagring af minder er mere i cortex end hippocampus, og modsætter sig hændelseshukommelsen eller episodisk hukommelse genkender den processuelle hukommelse (færdigheds- og automatiseringsmotorer eller andre), for det meste i ikke-bevidst dominans gemt i subkortikale strukturer, såsom basalganglier . Imidlertid er dialogen mellem de to systemer og overgangen fra en form for hukommelse til en anden permanent.
Ifølge en undersøgelse udført i 2006 af et INSERM-team ledet af Francis Eustache og Pascale Piolono er hippocampus faktisk sæde for episodisk langtidshukommelse, det vil sige alle de livsbegivenheder, der er husket. Hippocampus ville derfor ikke være en simpel maskine til at fremstille minder, der blev gemt et andet sted, men sædet for disse minder og dette gennem hele livet. Denne undersøgelse blev udført på kvindelige frivillige, hvis ægtemænd for hver af dem havde leveret fem præcise minder, der spænder fra barndommen til for nylig. Da forskerne genaktiverede disse minder med spor, observerede de, at disse kvinders hippocampus blev aktiveret, og desto stærkere, da disse minder var præcise (detaljer, farver, lugte). Ikke desto mindre afspejler aktivering af hippocampus under denne opgave sandsynligvis, at denne cerebrale struktur spiller en rolle i tilbagekaldelsesprocesserne, det vil sige at hente hukommelsessporet. Dette betyder ikke, at hippocampus er sæde for langtidshukommelse. Det har også været kendt i et par år, at dette spor over tid forlader hippocampus at sidde i neocortex.
Hippocampus vises på niveauet af median diencephalon under embryonal udvikling . Dens specifikation initieres af differentieringsfaktorer, der diffunderer fra en struktur kaldet kortikal hem . Tilstedeværelsen af den kortikale hæm er nødvendig og tilstrækkelig til at inducere dannelsen af hippocampus. Eksperimenter med ektopisk kortikal hem-podning til et andet niveau i cortex får således hippocampusvæv til at dukke op omkring transplantatstedet. Den kortikale hæm, som også regulerer udseendet af choroide plexus, er derfor signal- og organiseringscentret for det udviklende diencephalon. Denne initiering af udviklingen af hippocampus finder sted på E8.5 embryonale stadium hos mus. Når denne specifikation er opnået, bliver udviklingen af hippocampus autonom, den producerer sine egne differentierende faktorer for at fortsætte organiseringen af de ammonianske felter, CA1, CA2 og CA3.
Wnt-signalering har vist sig at være involveret i differentieringen af diencephalonceller til en forløber for hippocampusneuroner. Tilsvarende er andre diffunderbare faktorer ansvarlige for specifikationen af hver af dens underpopulationer (dem af Serrated Gyrus, CA1, CA3 og subiculum).
Neuronerne i hippocampus differentieres og sættes på plads ved en mekanisme, der er fælles for hele cortex. Pyramidale neuroner adskiller sig fra den radiale glia og migrerer radialt til deres respektive lag. Den neurogenese af pyramidale neuroner topper på scenen E14.5 for CA3 og E15.5 for CA1. Visse defekter i den embryonale migration af pyramidale neuroner kan være årsagen til hyperexcitabilitet, hvilket fører til lissencephaly hos mennesker . Interneuroner migrerer tangentielt fra de ventrale områder af cortex, hvor de adskiller sig fra E11-E14. De ankommer derefter i hippocampus fra E15 og integreres mod E16.5 ved at migrere radialt.
De forskellige forbindelser, som disse neuroner efterfølgende kun modner efter fødslen, en gang etableret i et fungerende netværk, og efter intens beskæring af ubrugte forbindelser.
Hippocampus ligner alle pattedyr , fra monotremer til primater . Andelen af hippocampus i forhold til individets størrelse stiger under udviklingen af pattedyr, idet den er dobbelt så vigtig i primater end i echidnas . Denne udvikling er dog meget mindre vigtig end den parallelle stigning i neocortex. Som et resultat optager hippocampus en større del af den kortikale kappe hos gnavere end hos primater. I voksne mennesker, volumenet af hippocampus på hver side af hjernen er ca. 3-3,5 cm 3 . I sammenligning, neocortex er 320-420 cm 3 .
Der er også en vis sammenhæng mellem størrelsen af hippocampus og den rumlige hukommelse. Når man sammenligner forskellige arter, har de med de største rumlige huskeevner en tendens til at have større hippocampal volumen. Dette forhold strækker sig endda til forskellen mellem kønnene: i arter, hvor der er en signifikant forskel i kapaciteten af rumlig memorisering mellem hanen og kvinden, finder vi denne forskel i volumen optaget af hippocampus.
Bortset fra pattedyr har de andre arter ikke strengt en hippocampus, men nogle gange har de en struktur, der anses for at være homolog . Faktisk i andre hvirveldyr er cortex meget mindre udviklet, og i forlængelse heraf er hippocampus, som generelt indtager pattedyrets cortex medianflade, ikke til stede. Ikke desto mindre er strukturen, hvorfra cortex stammer, kaldet pallium , til stede i alle hvirveldyr, op til de mest primitive, såsom lampreys eller hagfish . Pallium er opdelt i tre områder: medial, lateral og dorsal. Det midterste pallium danner en struktur svarende til en primitiv hippocampus. Den ligner ikke visuelt hippocampus, den har ikke den karakteristiske S-form og er ikke omgivet af den takkede gyrus; men homologi af denne struktur er stærkt antydet af dens biokemiske og funktionelle ligheder med hippocampus. Flere undersøgelser har siden vist implikationen af denne struktur i rumlig kognition hos fugle, krybdyr og fisk.
Således er korrespondancen tilstrækkeligt etableret hos fugle til, at vi kan tale for den midterste pallium af "aviær hippocampus". Mange fuglearter har meget stor rumlig memoreringskapacitet, især i arter, der skaber og skjuler madreserver. Det er blevet vist i sidstnævnte, at deres hippocampus var meget mere udviklet end hos andre fugle, og at en læsion til det førte til mangler i den rumlige memorisering.
Hos fisk er placeringen af hippocampusækvivalenten mere kompliceret. I teleostfisk (som udgør størstedelen af de nuværende arter) deformeres forhjernen faktisk sammenlignet med andre typer hvirveldyr: Neuroanatomister mener, at deres hjerne er omvendt, så strukturer normalt interne, hos hvirveldyr, er på ydersiden og omvendt ( som en sok vendt udad). Som et resultat findes strukturen, der skal svare til området for hippocampus, i lateral pallium og ikke længere den midterste, som med andre arter. Mange typer fisk (især guldfisk) har eksperimentelt vist betydelige rumlige hukommelseskapaciteter og endda evnen til at danne kognitive kort over deres habitat. Konsekvent fører en læsion af lateral pallium til defekter i disse rumlige kapaciteter.
Hippocampusregionens rolle i navigation og rumlig memorering vises således meget tidligt i udviklingen af hvirveldyr, forud for separationer, der går tilbage hundreder af millioner af år. Det vides endnu ikke, om midtpalliet spiller en lignende rolle i mere primitive hvirveldyr, såsom hajer eller stråler, eller endda lampeys og hagfish. Visse typer insekter og bløddyr, såsom blæksprutten, har også imponerende rumlige navigations- og huskeevner, men det ser ikke ud til, at de er afhængige af de samme mekanismer som pattedyrsystemet. Der er derfor ingen a priori beviser, der understøtter en fælles evolutionær oprindelse, selvom nogle dele af deres hjerne deler en lignende funktion.
Dateret tilbage til neurovidenskabens begyndelse, dogmen om, at neurogenese kun finder sted under embryonal udvikling og stopper, før puberteten har forsinket opdagelsen af neurogenese hos voksne. Det var i 1962, at denne tro endelig blev modsagt af observation af produktionen af nye funktionelle neuroner i hjernen hos voksne gnavere, derefter primater og endelig voksne mennesker.
For at demonstrere produktionen af nye neuroner brugte forskerne en markør kaldet BrdU. BrdU har evnen til at blive inkorporeret i DNA fra delende celler og derfor i de eneste neuroner i nervesystemet, der er i stand til at formere sig, de voksne neuronale stamceller . Denne teknik gjorde det muligt at vise i slutningen af 1980'erne, at hippocampus var stedet for voksens neurogenese. Det er mere præcist i den subgranulære zone af den tandede gyrus, at de neuronale forfædre er placeret, som er i stand til at sprede sig og differentiere sig til neuroblaster (forfædre til neuroner). Disse neuroblaster vandrer derefter ind i det granulære lag og differentierer til granulære neuroner, der udvider deres dendriter og axoner til det allerede eksisterende neurale netværk. Mange af dem vedvarer ikke til modenhed og elimineres for at holde antallet af neuroner nogenlunde konstant over tid.
Mange undersøgelser har set på de faktorer, der er i stand til at ændre eller ændre denne voksne neurogenese. Således har visse vækstfaktorer, aldring, søvnmangel, stress og eksponering for glukokortikoider en tendens til at mindske neurogenesen af tandgyrus. Omvendt har østrogen, antidepressiv terapi, fysisk aktivitet, tilstedeværelsen af et beriget miljø og hippocampusafhængig læring vist positive effekter på mængden af nye neuroner.
Der ser ud til at være en sammenhæng mellem læring og hukommelseskonsolidering og hippocampus neurogenese. For depression udløser et fald i neurogenese ikke i sig selv depression, men signifikant neurogenese er afgørende for virkningen af de fleste antidepressiva . Faktisk har antidepressiva ikke længere nogen virkning på adfærdstest forbundet med depression hos mus bestrålet i hippocampus, som ikke længere kan gøre neurogenese.
Mange sygdomme er forbundet med skader på hippocampus, uanset om denne skade er årsagen eller konsekvensen. Den mest berømte af disse er bestemt Alzheimers sygdom , som ikke vil blive beskrevet nedenfor, som begynder med degeneration af hippocampus. Uanset hvilken patologi det drejer sig om, foreslås det altid at involvere hippocampus, når hukommelse eller geografisk navigation er svækket - og omvendt undersøges enhver ændring af hippocampus automatisk ved adfærdsmæssige tests og eksperimenter med forskellige former for hukommelse og navigation. Stemningsforstyrrelser hos Huntingtons sygdomspatienter , især angst, er uden tvivl forbundet med mangler i neurogenese hos voksne i hippocampus.
I mange patologier, der vises med alderen, såsom Alzheimers sygdom, er der en forringelse af kognitive funktioner og især dem, der formodes at være kontrolleret af hippocampus (minder, rumlig navigation osv.). Men normal aldring i sig selv har en progressiv skadelig virkning på visse typer hukommelse, herunder episodisk hukommelse og arbejdshukommelse . Dette fald i hukommelseskapacitet med alderen er konsekvensen af en progressiv og ikke-patologisk forringelse af hippocampus.
De første undersøgelser viste således et betydeligt tab af neuroner fra hippocampus hos ældre, selvom nylige undersøgelser, mere præcist, sætter dette tab i perspektiv. Ligeledes har nogle MR- undersøgelser vist en reduktion i hippocampus med alderen, resultater der ikke er bekræftet af andre undersøgelser. Det er sikkert, at der er en sammenhæng mellem størrelsen af hippocampus og hukommelsesydelse - hvilket antyder, at de ældre, hvis hippocampus er krympet, klarer sig dårligere i visse huskeopgaver. Visse faktorer forklarer sandsynligvis forskellen i størrelsen af hippocampus observeret hos ældre, såsom praksis med en regelmæssig sportsaktivitet eller hjerneaktiviteter (f.eks. Krydsord), der involverer hippocampus.
Et af kriterierne for forskellen mellem en "normal" ældre person, der ser hukommelseskapaciteten reduceret, og en person med Alzheimers sygdom ligger i evnen til at kode information: i ikke-berørte personer er information til stede, men kan være vanskelig at hente uden hjælp fra et fingerpeg, hvorimod informationen ikke er blevet kodet hos berørte emner og derfor ikke kan findes, selv i nærvær af spor.
Hos rotter , hvor undersøgelsen af cellefysiologi er mulig, ser aldring ikke ud til at forårsage neurontab, men ændrer snarere synaptiske forbindelser på forskellige måder. Antallet af funktionelle synapser reduceres således i den tandede gyrus og CA1-regionen, og responset induceret af NMDA-receptorer reduceres. Disse ændringer kan være årsagen til problemerne med induktion og vedligeholdelse af langsigtet forstærkning , en af de former for synaptisk plasticitet, der er involveret i memorisering. Der er også et fald på grund af alder i ekspressionen af nogle af de gener, der er forbundet med mekanismerne for synaptisk plasticitet. Endelig viser ældede rotter forskelle i stabiliteten af locusfelterne leveret af locuscellerne . Mens unge rotter er i stand til at ændre kognitive kort, når de skifter miljø og genvinder det samme kort, når de placeres tilbage i det samme miljø, er ældre rotter ikke i stand til at foretage disse kortændringer eller ændre dem. Være i stand til at huske det.
Nyere forskning inden for kognitiv epidemiologi (undertiden kaldet kognitiv sundhed) har vist, at magnesiumtræonat , kemisk patenteret induceret i hippocampus øget synaptisk tæthed og plasticitet af synapser, som hjælper med at forsinke virkningerne af aldring på hukommelsen og begrænse forløbet af Alzheimers sygdom .
Hippocampus indeholder høje niveauer af glukokortikoidreceptorer , hvilket gør det mere sårbart over for stress på lang sigt end andre strukturer i hjernen. Stressrelaterede steroider påvirker hippocampus på mindst tre kendte måder:
Flere undersøgelser viser, at mennesker, der har oplevet lange mængder traumatisk stress, oplever forbedret atrofi af hippocampus sammenlignet med andre hjernestrukturer. Denne effekt findes også efter posttraumatisk stress og i visse stressinducerende patologier, såsom skizofreni og svær depression . En nylig undersøgelse har vist, at depression forårsager atrofi, som kan stoppes ved at tage antidepressiva, selvom disse ikke har nogen effekt på andre symptomer. Atrofi af hippocampus er også ofte forbundet med Cushings syndrom , en sygdom, der forårsager høje niveauer af kortisol i blodet.
Effekterne af stress virker i det mindste reversible, hvis det er diskontinuerligt. Omvendt har studier på rotter vist, at postnatal stress irreversibelt kan påvirke hippocampus 'funktion hos voksne.
Hippocampus er ofte i centrum for epileptiske anfald : sklerose af hippocampus observeres normalt i epilepsier i temporal lap . Det er endnu ikke fastslået, om disse læsioner af hippocampus er årsagen eller konsekvensen af de tilbagevendende epilepsi-anfald. Når dyr anfald kunstigt og gentagne gange induceres hos dyr, observeres der også en læsion af hippocampus: hvilket kan skyldes, at hippocampus er en af de mest elektrisk ophidsende strukturer i hjernen. Der kan også være et link med ændringer i hippocampus neurogenese hos voksne.
Årsagerne til skizofreni er langt fra kendt, men der er rapporteret om flere abnormiteter i hjernestrukturer, hvoraf de fleste vedrører hjernebarken, men flere effekter på hippocampus er ikke desto mindre blevet beskrevet. Nogle skizofrene patienter har nedsat hippocampus. Dette fald skyldes sandsynligvis en udviklingsdefekt snarere end vævsskade og forekommer selv hos patienter, der aldrig har fået medicin. Flere elementer har tendens til at vise en ændring i synapsernes organisering og forbindelse.
Dyrestudier har antydet, at hippocampus dysfunktion kan forårsage nedsat produktion af dopamin i basalganglierne og indirekte forårsage informationsintegrationsforstyrrelser i præfrontal cortex . Andre undersøgelser har også antydet, at hippocampus dysfunktion kan være årsagen til defekter i langtidshukommelsen , der ofte ses hos patienter med skizofreni.
En af de mulige årsager til slagtilfælde - et pludseligt og midlertidigt tab af kortvarig hukommelse - er overbelastning af vener i hjernen, der forårsager iskæmi i flere strukturer, herunder hippocampus.
Gentagne infektioner med picornaviridae ( forkølelse , visse gastroenteritis ). Ifølge professor Charles Howe fra Mayo Clinic i Rochester, der udførte sin forskning på mus, har picornavirus en destruktiv virkning på hippocampusceller, i en sådan grad at "gentagne infektioner af picornavirus kunne udhule den kognitive hovedstad i hippocampus. 'Et individ. . "
Mangel på søvn ville også have skadelige virkninger på hippocampus .
Effekt af alkoholisme : En amerikansk undersøgelse fra Colorado Health Sciences Center undersøgte, om overdreven alkoholforbrug har en effekt på hippocampus. Ved hjælp af magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) fandt de, at hippocampus hos alvorlige alkoholikere er mindre stor, og "dette fund kunne forklare det kognitive underskud og hukommelsesproblemer, der ofte ses i sidstnævnte". Resten af deres forskning fokuserer på, hvordan hippocampus reagerer på at stoppe alkoholimprægnering.
Amerikanske akademikere har opdaget, at cannabis forstyrrer hjernens memoriseringsprocesser ved at forstyrre den elektriske funktion af hippocampus, hjernens nøglestruktur til hukommelsesaktivering . Cannabis i de doser, der normalt findes i brugerne, undertrykker de elektriske svingninger, der er vigtige i læringsprocessen og udenad. Kognitive processer er uorganiserede. Ifølge professor Jean Costentin blokerer det vigtigste aktive stof i cannabis, THC tetrahydrocannabinol, også frigivelsen af en vigtig neurotransmitter i hippocampus, acetylcholin , der påvirker hjernens elektrofysiologiske funktion.