hipokampus - Hippocampus

hipokampus
Gray739-vurgulayıcı-hippocampus.png
İnsanlarda beynin her yarım küresinde bir tane olmak üzere iki hipokampusu vardır. Onlar bulunan medial temporal lob arasında serebrumda . İnsan beyninin bu lateral görüntüsünde, frontal lob solda, oksipital lob sağdadır ve temporal ve parietal loblar, alttaki hipokampiden birini ortaya çıkarmak için büyük ölçüde çıkarılmıştır.
1511 Limbik Lob.jpg
Limbik sistemin bir
parçası olarak hipokampus (en düşük pembe ampul)
Detaylar
Parçası Temporal lob
tanımlayıcılar
Latince hipokampus
D006624
Nöro İsimler 3157
NeuroLex Kimliği birnlex_721
TA98 A14.1.09.321
TA2 5518
FMA 275020
Nöroanatominin anatomik terimleri

Hipokampus (dan Latince yoluyla Yunanca ἱππόκαμπος , ' denizatı ') önemli bir bileşenidir beynin ait insanlarda ve diğer omurgalıların . İnsanlar ve diğer memeliler , beynin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki hipokampiye sahiptir . Hipokampus parçası olan limbik sistem ve önemli roller oynar konsolidasyon bilgilerin kısa süreli belleğe kadar uzun süreli bellekte ve içinde uzamsal bellek bağlantısı sağlıyor söyledi. Hipokampus allokortekste bulunur ve insanlarda ve primatlarda neokortekse nöral projeksiyonlar bulunur . Medial palyum olarak hipokampus, tüm omurgalılarda bulunan bir yapıdır . İnsanlarda, birbirine kenetlenen iki ana parça içerir: uygun hipokampus (Ammon boynuzu olarak da adlandırılır) ve dentat girus .

Olarak Alzheimer hastalığı (ve diğer formları demans ), hipokampus zarar beynin birinci bölgelerin biridir; kısa süreli hafıza kaybı ve oryantasyon bozukluğu erken belirtiler arasında yer alır. Hipokampusta hasar, oksijen açlığı ( hipoksi ), ensefalit veya medial temporal lob epilepsisinden de kaynaklanabilir . Kapsamlı, iki taraflı hipokampal hasarı olan kişiler anterograd amnezi yaşayabilir : yeni hatıralar oluşturamama ve tutamama .

Farklı nöronal hücre tipleri , hipokampusta düzgün bir şekilde katmanlar halinde organize edildiğinden, nörofizyolojiyi incelemek için sıklıkla bir model sistem olarak kullanılmıştır . Uzun süreli güçlenme (LTP) olarak bilinen nöral plastisite formunun başlangıçta hipokampusta meydana geldiği keşfedildi ve sıklıkla bu yapı üzerinde çalışıldı. LTP'nin, anıların beyinde depolandığı ana nöral mekanizmalardan biri olduğuna yaygın olarak inanılmaktadır.

Gelen kemirgenler olarak model organizmalar , hipokampus sorumlu beyin sisteminin bir parçası olarak yoğun çalışmalar yürütülmektedir uzamsal bellekte ve navigasyon. Sıçan ve fare hipokampüsündeki birçok nöron , yer hücreleri olarak yanıt verir : yani, hayvan, çevresinin belirli bir bölümünden geçtiğinde , aksiyon potansiyeli patlamaları ateşlerler . Hipokampal yer hücreleri , aktiviteleri atalet pusulası gibi davranan baş yön hücreleriyle ve komşu entorinal korteksteki ızgara hücreleriyle varsayımsal olarak etkileşime girer .

İsim

Resim 1: Bir denizatı ile karşılaştırıldığında insan hipokampusu ve forniksi (solda) (sağda)

Lateral ventrikülün temporal boynuzunun tabanı boyunca uzanan sırtın en eski tanımı, onu önce bir ipekböceğine ve daha sonra bir denizatına benzeten Venedikli anatomist Julius Caesar Aranzi'den (1587) gelir ( Latince hipokampus , Yunanca ἱππόκαμπος, Yunanca ἵππος, "at" + κάμπος, "deniz canavarı"). Yapıyı ilk gösteren Alman anatomist Duvernoy (1729) da "denizatı" ve "ipekböceği" arasında gidip geldi. "Koç boynuzu", Danimarkalı anatomist Jacob Winsløw tarafından 1732'de önerildi ; ve on yıl sonra, Parisli arkadaşı cerrah de Garengeot, "cornu Ammonis" - (eski Mısır tanrısı) Amun'un boynuzu olan ve genellikle bir koç başı olarak temsil edilen boynuzu kullandı . Bu, hipokampusun alt alanlarının isimlendirilmesinde CA olarak kısaltılmış biçimde hayatta kaldı .

Başka bir referans , 1672'de Diemerbroeck'e kadar uzanabilen pes hipokampi terimiyle ortaya çıktı ve mitolojik hipokampüsün arkaya katlanmış ön ayaklarının ve perdeli ayaklarının şekliyle, bir atın ön tarafı ve bir balık kuyruğu olan bir deniz canavarı ile bir karşılaştırma yaptı. Hipokampus daha sonra pes hipokampi majör olarak tanımlandı , oksipital boynuzda bitişik bir çıkıntı ile pes hipokampi minör olarak tanımlandı ve daha sonra kalkar avis olarak yeniden adlandırıldı . Hipokampüsün hipokampus majör ve calcar avis'in hipokampus minör olarak yeniden adlandırılması, 1786'da Félix Vicq-d'Azyr'in beyin bölümlerinin isimlendirilmesini sistematize etmesine atfedilmiştir . Mayer , 1779'da yanlışlıkla hipopotamus terimini kullandı ve onu takip etti. kadar diğer bazı yazarlar Karl Friedrich Burdach hipokampus minör konusunda çıkan anlaşmazlık merkezi haline geldi 1861'de 1829 yılında bu hatayı çözüldü insan evrimi arasındaki Thomas Henry Huxley ve Richard Owen olarak hicveden, Büyük hipokampus Soru . Hipokampus minör terimi anatomi ders kitaplarında kullanımdan düştü ve 1895 Nomina Anatomica'da resmi olarak kaldırıldı . Bugün, yapı sadece hipokampus olarak adlandırılıyor ve Cornu Ammonis terimi CA1-CA4 hipokampal alt alanlarının adlarında varlığını sürdürüyor .

Limbik sistemle ilişkisi

Limbik sistem terimi 1952'de Paul MacLean tarafından korteksin kenarını kaplayan yapılar kümesini tanımlamak için tanıtıldı (Latin limbus sınır anlamına gelir ): Bunlar arasında hipokampus, singulat korteks , olfaktör korteks ve amigdala bulunur . Paul MacLean daha sonra limbik yapıların duygunun sinirsel temelini oluşturduğunu öne sürdü. Hipokampus, beynin duygusal davranışlarla ilgili bölümlerine anatomik olarak bağlıdır - septum , hipotalamik meme gövdesi ve talamustaki ön nükleer kompleks ve genellikle limbik sistemin bir parçası olarak kabul edilir.

Anatomi

Resim 2: Hipokampusun yapısını ve yerini gösteren serebral yarım kürenin enine kesiti
Resim 3: Bir makak maymununun beyninin hipokampusu gösteren koronal bölümü (daire içine alınmış)

Hipokampus , alt veya temporal boynuz bölgesindeki her bir lateral ventrikülün tabanından yükselen bir gri madde dokusu sırtı olarak görülebilir . Bu sırt aynı zamanda arşikorteksin medial temporal lob içine doğru bir kıvrımı olarak da görülebilir . Hipokampus , parahipokampal girus tarafından gizlendiği için sadece diseksiyonlarda görülebilir . Korteks, altı katmandan hipokampusu oluşturan üç veya dört katmana incelir.

Hipokampal oluşum terimi , uygun hipokampus ve ilgili kısımlarını belirtmek için kullanılır . Ancak, hangi bölümlerin dahil edildiği konusunda bir fikir birliği yoktur. Bazen hipokampusun dentat girus ve subikulumu içerdiği söylenir. Bazı referanslar , hipokampal oluşumdaki dentat girus ve subikulumu içerir ve diğerleri ayrıca presubiculum, parasubiculum ve entorhinal korteksi içerir . Hipokampal oluşum içindeki nöral düzen ve yollar, tüm memelilerde çok benzerdir.

Dentat girus da dahil olmak üzere hipokampus, bir denizatı ve bir koç boynuzu ( C ornu A mmonis ) ile karşılaştırılan kavisli bir tüp şeklindedir . Kısaltması CA, hipokampal alt alanları CA1, CA2, CA3 ve CA4 olarak adlandırmak için kullanılır . Korteksin , sıkı bir U şeklinde kıvrılan, yoğun bir şekilde paketlenmiş piramidal nöronlardan oluşan tek bir katmana daraldığı bir alan olarak ayırt edilebilir . "U"nun bir kenarı – CA4, arkaya bakan, bükülmüş dentat girusa gömülüdür. Hipokampus, diğer hayvanlarda bir ön ve arka kısma ( primatlarda ) veya ventral ve dorsal kısma sahip olarak tanımlanır. Her iki parça da benzer bileşime sahiptir ancak farklı sinir devrelerine aittir . Sıçanlarda, iki hipokampi, bir çift muza benzer, gövdelerde forniks komissürüyle (hipokampal komissür olarak da adlandırılır) birleştirilir. Gelen primatlar , alt hipokampus parçası tabanına yakın temporal lob , en azından kısmen, çok daha geniştir. Bu, enine kesitte hipokampüsün kesiğin açısına ve konumuna bağlı olarak bir dizi farklı şekil gösterebileceği anlamına gelir.

Dentat girus dahil olmak üzere hipokampüsün bir kesitinde birkaç katman gösterilecektir. Dentat girusta üç hücre katmanı vardır (veya hilus dahilse dört hücre). Katmanlar, dış moleküler katmandan , iç moleküler katmandan , granüler katmandan ve hilustandır . Uygun hipokampustaki CA3, tabaka olarak bilinen aşağıdaki hücre katmanlarına sahiptir: lacunosum-moleculare, radiatum, lucidum, piramidal ve oriens. CA2 ve CA1 de lucidum stratum dışında bu katmanlara sahiptir .

Hipokampusa girdi (çeşitli kortikal ve subkortikal yapılardan) perforan yol aracılığıyla entorinal korteksten gelir . Entorinal korteks (EC), beyin sapının yanı sıra birçok kortikal ve subkortikal yapı ile güçlü ve karşılıklı olarak bağlantılıdır. Farklı talamik çekirdekler (ön ve orta hat gruplarından), medial septal çekirdek , hipotalamusun supramamiller çekirdeği ve beyin sapının rafe çekirdekleri ve locus coeruleus'un tümü AK'ye aksonlar gönderir, böylece bunlar arasında arayüz görevi görür. neokorteks ve diğer bağlantıları ve hipokampus.

EC, hipokampusa bitişik bir kortikal bölge olan parahipokampal girusta bulunur . Bu girus hipokampusu gizler. Parahipokampal girus ayrıca karmaşık nesnelerin görsel olarak tanınmasında önemli bir rol oynayan peririnal korteksi de içerir . Ayrıca, hipokampusun katkısından ayırt edilebilecek şekilde, belleğe katkıda bulunduğuna dair önemli kanıtlar vardır. Tam amnezinin yalnızca hem hipokampus hem de parahipokampüs hasar gördüğünde meydana geldiği açıktır .

devre

Resim 4: Cajal DG tarafından çizilen hipokampusun temel devresi : dentat girus . alt: subiculum . EC: entorinal korteks

Hipokampusun ana girdisi entorhinal korteksten (EC) gelirken, ana çıktısı CA1 yoluyla subikulumdur. Bilgi CA1'e doğrudan ve dolaylı olmak üzere iki ana yoldan ulaşır. Üçüncü katmandan kaynaklanan EC aksonları, doğrudan perforan yolun kökenidir ve CA1 nöronlarının çok distal apikal dendritlerinde sinapslar oluşturur. Tersine, katman II'den kaynaklanan aksonlar, dolaylı yolun kökenidir ve bilgi, trisinaptik devre yoluyla CA1'e ulaşır . Bu yolun ilk bölümünde, aksonlar perforan yoldan dentat girusun (ilk sinaps) granül hücrelerine uzanır. O andan itibaren bilgi, yosunlu lifler aracılığıyla CA3'e (ikinci sinaps) gelir. Oradan, Schaffer teminatları olarak adlandırılan CA3 aksonları , hücre gövdesinin derin kısmını terk eder ve apikal dendritlere kadar döngü yapar ve ardından CA1'e (üçüncü sinaps) uzanır. CA1'den gelen aksonlar daha sonra entorinal kortekse geri dönerek devreyi tamamlar.

CA3'teki sepet hücreleri , piramidal hücrelerden uyarıcı girdi alır ve daha sonra piramidal hücrelere engelleyici bir geri bildirim verir. Bu tekrarlayan engelleme , hipokampustaki uyarıcı tepkileri azaltabilen basit bir geri besleme devresidir. Piramidal hücreler, bazı bellek işleme mikro devrelerinde bulunan önemli bir mekanizma olan tekrarlayan bir uyarım verir .

Diğer bazı bağlantılar hipokampal fonksiyonda önemli roller oynar. EC'ye çıkışın ötesinde, prefrontal korteks dahil olmak üzere diğer kortikal alanlara ek çıkış yolları gider . Önemli bir çıkış üzerinden gider forniks için yanal septal alan ve memelere ait gövde hipotalamus (hipokampus forniks bağlantılarının) arasında. Hipokampus gelen modüle edici girdi alır , serotonin , norepinefrin ve dopamin sistemlerinin ve gelen çekirdek reuniens arasında talamus alanı CA1 için. Çok önemli bir projeksiyon, kolinerjik ve gama amino butirik asit (GABA) uyarıcı lifleri (GABAerjik lifler) hipokampusun tüm bölgelerine gönderen medial septal çekirdekten gelir . Medial septal çekirdekten gelen girdiler, hipokampusun fizyolojik durumunu kontrol etmede önemli bir rol oynar; Bu çekirdeğin yok edilmesi, hipokampal teta ritmini ortadan kaldırır ve belirli bellek türlerini ciddi şekilde bozar.

Bölgeler

Resim 5: Hipokampal konumu ve bölgeleri

Hipokampus bölgelerinin fonksiyonel ve anatomik olarak farklı olduğu gösterilmiştir. Dorsal hipokampus (DH), ventral hipokampus (VH) ve orta hipokampus, farklı işlevlere hizmet eder, farklı yollar ile yansır ve değişen derecelerde yer hücrelerine sahiptir. Dorsal hipokampus, uzamsal hafıza, sözlü hafıza ve kavramsal bilgilerin öğrenilmesine hizmet eder. Kullanılması radyal kol labirenti , DH lezyonlar VH lezyonları ise etmedikleri uzamsal bellek bozukluğu neden olduğu gösterilmiştir. Çıkıntılı yolları, medial septal çekirdeği ve supramamiller çekirdeği içerir . Dorsal hipokampus ayrıca hem ventral hem de ara hipokampal bölgelerden daha fazla yer hücresine sahiptir.

Ara hipokampus, hem ventral hem de dorsal hipokampus ile örtüşen özelliklere sahiptir. Anterograd izleme yöntemlerini kullanarak , Cenquizca ve Swanson (2007) orta dereceli projeksiyonları iki primer olfaktör kortikal alana ve medial prefrontal korteksin prelimbik alanlarına yerleştirdi . Bu bölge en az sayıda yer hücresine sahiptir. Ventral hipokampus, korku koşullandırma ve duygusal süreçlerde işlev görür. Anagnostaras ve ark. (2002), ventral hipokampustaki değişikliklerin, dorsal ve ventral hipokampus tarafından amigdalaya gönderilen bilgi miktarını azalttığını ve sonuç olarak sıçanlarda korku koşullanmasını değiştirdiğini göstermiştir. Tarihsel olarak, yaygın olarak kabul edilen en eski hipotez, hipokampusun koku alma ile ilgili olduğuydu . Bu fikir, olfaktör ampulden hipokampusa herhangi bir doğrudan izdüşüm bulamayan bir dizi anatomik çalışma ile şüphe uyandırdı . Bununla birlikte, daha sonraki çalışmalar, olfaktör ampulün lateral entorinal korteksin ventral kısmına çıkıntı yaptığını ve ventral hipokampustaki CA1 alanının aksonları ana olfaktör ampule, ön olfaktör çekirdeğe ve birincil olfaktör kortekse gönderdiğini doğruladı. Hipokampal koku tepkilerine, özellikle de hipokampusun koku hafızasındaki rolüne bir miktar ilgi devam etmektedir, ancak günümüzde çok az uzman koku almanın birincil işlevi olduğuna inanmaktadır.

İşlev

Hipokampal fonksiyonlar teorileri

Yıllar boyunca, literatüre hipokampal fonksiyonla ilgili üç ana fikir hakim olmuştur: tepki inhibisyonu , epizodik hafıza ve uzamsal biliş. Davranışsal engelleme teorisi ( John O'Keefe ve Lynn Nadel tarafından "frenlere bas !" olarak karikatürize edilmiştir ) 1960'lara kadar çok popülerdi. Gerekçesinin çoğunu iki gözlemden elde etti: birincisi, hipokampal hasarı olan hayvanların hiperaktif olma eğiliminde olması ; ikincisi, hipokampal hasarı olan hayvanlar, özellikle pasif kaçınma testinde olduğu gibi sessiz kalmayı gerektiriyorsa, daha önce öğretildikleri tepkileri engellemeyi öğrenmekte sıklıkla zorluk çekiyorlar. İngiliz psikolog Jeffrey Gray, bu düşünce çizgisini, hipokampusun kaygıdaki rolüne dair tam teşekküllü bir teori haline getirdi. İnhibisyon teorisi şu anda üçü arasında en az popüler olanıdır.

İkinci ana düşünce çizgisi, hipokampus ile hafızayı ilişkilendirir. Tarihsel öncülleri olmasına rağmen, bu fikrin ana itici gücü, Amerikalı beyin cerrahı William Beecher Scoville ve İngiliz-Kanadalı nöropsikolog Brenda Milner tarafından Amerikalı bir adam Henry Molaison'da epileptik nöbetleri hafifletmeye çalışırken hipokampinin cerrahi olarak tahrip edilmesinin sonuçlarını açıklayan ünlü bir raporundan elde edildi. 2008'deki ölümüne kadar "Hasta HM" olarak biliniyordu. Ameliyatın beklenmedik sonucu ciddi anterograd ve kısmi retrograd amneziydi ; Molaison, ameliyatından sonra yeni epizodik anılar oluşturamadı ve ameliyatından hemen önce meydana gelen olayları hatırlayamadı, ancak yıllar önce meydana gelen ve çocukluğuna kadar uzanan olayların anılarını hatırladı. Bu vaka o kadar yaygın profesyonel ilgi gördü ki, Molaison tıp tarihinde en yoğun çalışılan konu haline geldi. Takip eden yıllarda, benzer seviyelerde hipokampal hasar ve amnezi (kaza veya hastalıktan kaynaklanan) olan diğer hastalar da incelendi ve binlerce deney , hipokampustaki sinaptik bağlantılardaki aktiviteye dayalı değişikliklerin fizyolojisini inceledi . Hipokampusun hafızada bir tür önemli rol oynadığı konusunda artık evrensel bir anlaşma var; ancak, bu rolün kesin doğası geniş çapta tartışılmaktadır. Yeni bir teori önerilen - uzaysal algı rolünü sorgulanmadan - hipokampus yenidoğan olarak temsilleri ilişkilendirerek yeni epizodik anılar kodlayan granül hücrelerin arasında dentat girus ve sıralı olarak bu beyanda düzenlenmesi CA3 güvenerek faz presesyon üretilen entorinal korteks

Sıçanlar ve bilişsel haritalar

Hipokampal fonksiyonun üçüncü önemli teorisi, hipokampüsü uzayla ilişkilendirir. Uzamsal teori ilk olarak Amerikalı psikolog EC Tolman'ın insanlarda ve hayvanlarda " bilişsel haritalar " hakkındaki teorilerinden etkilenen O'Keefe ve Nadel tarafından desteklendi . O'Keefe ve öğrencisi Dostrovsky 1971'de sıçan hipokampüsündeki nöronları keşfettiler ve bu nöronlar kendilerine sıçanın çevredeki konumuyla ilgili aktivite gösteriyor gibi göründü. Diğer araştırmacıların şüpheciliğine rağmen , O'Keefe ve çalışma arkadaşları, özellikle Lynn Nadel, bu soruyu araştırmaya devam ettiler ve sonunda 1978'de yayınladıkları çok etkili bir kitap olan Bilişsel Harita Olarak Hipokampus'u ortaya çıkardılar . Hipokampal fonksiyonun uzamsal kodlamada önemli bir rol oynadığına dair neredeyse evrensel bir fikir birliği var, ancak ayrıntılar geniş çapta tartışılıyor.

Daha sonraki araştırmalar, bellek ve uzamsal biliş arasında bölünmüş olarak hipokampal işlevin iki ana görüşü arasındaki kopukluğu gidermeye odaklandı. Bazı çalışmalarda, bu alanlar yakınsama noktasına kadar genişletilmiştir. İki farklı görüşü uzlaştırma girişiminde, hipokampal işlevin daha geniş bir görüşünün alındığı ve hem deneyimin organizasyonunu ( Tolman'ın 1948'deki orijinal kavramına göre zihinsel haritalama ) hem de Yönlü davranış, bilişin tüm alanlarında yer alır, böylece hipokampüsün işlevi, geniş kapsamlı bilişsel haritaların kullanımını içeren rolünde hem hafızayı hem de uzamsal perspektifleri birleştiren daha geniş bir sistem olarak görülebilir. Bu, Tolman'ın davranışı yönlendiren karmaşık bilişsel mekanizmaları ve amaçları belirlemeye yönelik orijinal hedefinden doğan amaçlı davranışçılıkla ilgilidir .

Ayrıca hipokampal nöronların sivrilme aktivitesinin uzamsal olarak ilişkili olduğu öne sürülmüştür ve hem hafıza hem de planlama mekanizmalarının navigasyon mekanizmalarından evrimleştiği ve nöronal algoritmalarının temelde aynı olduğu öne sürülmüştür.

Birçok çalışma, fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) gibi nörogörüntüleme tekniklerini kullanmış ve yaklaşma-kaçınma çatışmasında fonksiyonel bir role dikkat çekmiştir. Anterior hipokampusun yaklaşma-kaçınma çatışması işlemesi altında karar verme sürecine dahil olduğu görülmektedir. Bellek, uzamsal biliş ve çatışma işleme işlevlerinin birlikte çalıştığı ve birbirini dışlamadığı görülebileceği ileri sürülmektedir.

Bellekteki rol

Psikologlar ve sinirbilimciler, genel olarak, hipokampusun, yaşanmış olaylarla ilgili yeni anıların ( epizodik veya otobiyografik bellek ) oluşumunda önemli bir rol oynadığı konusunda hemfikirdir . Bu işlevin bir kısmı, yeni olayların, yerlerin ve uyaranların tespitinde hipokampal katılımdır. Bazı araştırmacılar hipokampusu genel bildirimsel bellekten sorumlu olan daha büyük bir medial temporal lob bellek sisteminin bir parçası olarak görürler (açıkça sözlü olarak ifade edilebilen anılar - bunlar, örneğin olaysal belleğe ek olarak gerçekler için bellek içerir). Hipokampus ayrıca amigdaladan gelen duygusal bağlamı da kodlar . Bu kısmen, duygusal bir olayın meydana geldiği bir yere geri dönmenin o duyguyu uyandırabilmesinin nedenidir. Epizodik anılar ve yerler arasında derin bir duygusal bağlantı vardır.

Bilateral simetri nedeniyle beynin her bir beyin yarım küresinde bir hipokampus vardır . Hipokampusta hasar sadece bir yarım kürede meydana gelirse, yapı diğer yarım kürede bozulmadan kalırsa, beyin normale yakın hafıza işleyişini koruyabilir. Her iki yarım küredeki hipokampide ciddi hasar, yeni hatıraların oluşturulmasında ( anterograd amnezi ) büyük zorluklara neden olur ve sıklıkla hasar meydana gelmeden önce oluşturulmuş hatıraları da etkiler ( retrograd amnezi ). Retrograd etki normalde beyin hasarından yıllar öncesine uzansa da, bazı durumlarda daha eski anılar kalır. Eski anıların bu şekilde tutulması, zaman içinde konsolidasyonun , anıların hipokampustan beynin diğer bölümlerine transferini içerdiği fikrine yol açar . Hipokampusun nörotoksik lezyonları olan primatlarda hipokampal hücrelerin intrahipokampal transplantasyonunu kullanan deneyler, hipokampusun anıların oluşumu ve hatırlanması için gerekli olduğunu, ancak depolanması için gerekli olmadığını göstermiştir. İnsanlarda hipokampusun çeşitli bölümlerinin hacmindeki azalmanın belirli hafıza bozukluklarına yol açtığı gösterilmiştir. Özellikle sözel hafıza tutmanın etkinliği, sağ ve sol hipokampusun ön kısımlarıyla ilgilidir. Hipokampusun sağ başı, sözel hafıza hatırlama sırasında daha çok yürütücü işlevler ve düzenleme ile ilgilidir. Sol hipokampüsün kuyruğu, sözel hafıza kapasitesi ile yakından ilişkili olma eğilimindedir.

Hipokampüsün hasar görmesi, yeni beceriler öğrenme yeteneği (örneğin bir müzik aleti çalmak veya belirli türdeki bulmacaları çözmek) gibi bazı bellek türlerini etkilemez. Bu gerçek, bu tür yeteneklerin farklı bellek türlerine ( işlemsel bellek ) ve farklı beyin bölgelerine bağlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, amnezik hastalar, bilinçli bilginin yokluğunda bile deneyimler için sıklıkla "örtük" bellek gösterirler. Örneğin, iki yüzün en son hangisini gördükleri sorulan hastalar, her iki yüzü de daha önce hiç görmediklerini belirtmelerine rağmen çoğu zaman doğru cevabı verebilirler. Bazı araştırmacılar hipokampusa bağlı olan bilinçli hatırlama ile medial temporal lobun bölümlerine bağlı olan aşinalık arasında ayrım yapar .

Sıçanlar yoğun bir öğrenme olayına maruz kaldıklarında, tek bir eğitim seansından sonra bile olayın ömür boyu hafızasında kalabilirler. Böyle bir olayın anısı ilk önce hipokampusta depolanmış gibi görünür, ancak bu depolama geçicidir. Belleğin uzun süreli depolanmasının çoğu, ön singulat kortekste yer alıyor gibi görünüyor . Böyle yoğun bir öğrenme olayı deneysel olarak uygulandığında, farelerin hipokampus nöronal genomunda eğitimden bir saat sonra ve 24 saat sonra 5.000'den fazla farklı metillenmiş DNA bölgesi ortaya çıktı . Bu değişimler, metilasyon desen birçok oluştu genler edildi aşağı düzenlenmiş nedeniyle genellikle yeni oluşumuna, 5-metilsitozin sitelerde CpG açısından zengin bölgelerin genomun. Ayrıca, muhtemelen DNA'da daha önce var olan 5-metilsitozinlerden (5mC'ler) metil gruplarının çıkarılması nedeniyle birçok başka gen yukarı regüle edildi . 5mC'nin demetilasyonu, TET enzimlerinin yanı sıra DNA baz eksizyon onarım yolunun enzimleri de dahil olmak üzere, uyum içinde hareket eden birkaç protein tarafından gerçekleştirilebilir (bkz . Öğrenme ve hafızada epigenetik ).

Mekansal bellek ve navigasyondaki rolü

Resim 6: Bir sıçanın CA1 tabakasından kaydedilen 8 yer hücresinin uzamsal ateşleme paternleri . Sıçan, yükseltilmiş bir yol boyunca ileri geri koştu ve küçük bir yiyecek ödülü yemek için her iki ucunda durdu. Noktalar, aksiyon potansiyellerinin kaydedildiği konumları gösterir ve renkler, o aksiyon potansiyelini hangi nöronun yaydığını gösterir .

Serbestçe hareket eden sıçanlar ve fareler üzerinde yapılan araştırmalar, birçok hipokampal nöronun , yer alanlarında kümelenen yer hücreleri gibi davrandığını ve bu , hayvan belirli bir konumdan geçtiğinde aksiyon potansiyellerinin ateşlendiğini göstermiştir . Hipokampustaki bu yerle ilgili nöral aktivite, aynı zamanda, bir sandalyedeyken bir odada hareket ettirilen maymunlarda da rapor edilmiştir. Bununla birlikte, yer hücreleri, odadaki gerçek konumundan ziyade maymunun baktığı yere göre ateşlenmiş olabilir. Uzun yıllar boyunca, büyük miktarda bilgi veren kemirgenlerde yer-yanıtları üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Yer hücre yanıtları , hipokampustaki piramidal hücreler ve dentat girustaki granül hücreler tarafından gösterilir . Daha küçük orandaki diğer hücreler, inhibitör internöronlardır ve bunlar genellikle ateşleme hızlarında çok daha zayıf olan yere bağlı varyasyonlar gösterir. Temsilde, eğer varsa, çok az uzamsal topografya vardır; genel olarak, hipokampusta yan yana uzanan hücreler, birbiriyle ilişkisiz uzaysal ateşleme paternlerine sahiptir. Yer hücreleri, bir fare yer alanının dışında hareket ederken tipik olarak neredeyse sessizdir, ancak fare merkeze yakın olduğunda 40 Hz kadar yüksek sürekli hızlara ulaşır . Rastgele seçilen 30-40 yer hücresinden örneklenen sinirsel aktivite, bir sıçanın konumunun yüksek güvenle yeniden oluşturulmasına izin vermek için yeterli bilgiyi taşır. Yer alanlarının boyutu, hipokampusun uzunluğu boyunca bir gradyan içinde değişir; sırttaki hücreler en küçük alanları, merkeze yakın hücreler daha büyük alanları gösterir ve ventral uçtaki hücreler tüm çevreyi kaplayan alanları gösterir. Bazı durumlarda, hipokampal hücrelerin ateşlenme hızı sadece yere değil, aynı zamanda bir sıçanın hareket ettiği yöne, seyahat ettiği hedefe veya görevle ilgili diğer değişkenlere de bağlıdır. Yer hücrelerinin ateşlenmesi, faz presesyonu olarak adlandırılan bir süreç olan yerel teta dalgalarına göre zamanlanır .

İnsanlarda, ilaca dirençli epilepsili hastalarda yapılan bir çalışma sırasında, lokasyona özgü ateşleme paternlerine sahip hücreler rapor edilmiştir . Cerrahi rezeksiyon amacıyla nöbetlerinin kaynağını lokalize etmek için invaziv bir prosedürden geçiyorlardı. Hastalar hipokampuslarına teşhis elektrotları yerleştirdi ve ardından sanal gerçeklik kasabasında dolaşmak için bir bilgisayar kullandılar . Navigasyondaki benzer beyin görüntüleme çalışmaları, hipokampüsün aktif olduğunu göstermiştir. Taksi şoförleri üzerinde bir araştırma yapıldı. Londra'nın siyah taksi şoförleri , işletme ruhsatı almak için Bilgi olarak bilinen sıkı bir testi geçmek için çok sayıda yerin yerlerini ve aralarındaki en hızlı rotaları öğrenmeleri gerekiyor . Bir çalışma, bu sürücülerde hipokampusun arka kısmının genel halka göre daha büyük olduğunu ve sürücü olarak geçirilen süre ile bu bölümün hacmindeki artış arasında pozitif bir korelasyon olduğunu gösterdi. Ayrıca, hipokampusun toplam hacminin değişmediği, arka kısımda görülen artışın, boyutta göreceli bir azalma gösteren ön kısım pahasına yapıldığı tespit edildi. Hipokampal oranlardaki bu eşitsizlikten bildirilen herhangi bir yan etki olmamıştır. Başka bir çalışma, kör bireylerde zıt bulgular gösterdi. Sağ hipokampusun ön kısmı, gören bireylere göre daha büyük ve arka kısmı daha küçüktü.

Beyinde , medial entorinal kortekste bulunan hız hücreleri gibi, ya hipokampüsün kendisinde bulunan ya da hipokampusa güçlü bir şekilde bağlı olan birkaç navigasyon hücresi vardır . Bu hücreler birlikte uzamsal bellek görevi gören bir ağ oluşturur. 1970'lerde keşfedilen bu tür hücrelerin ilki, hipokampusun bilişsel bir haritada çevrenin sinirsel bir temsilini vermek için hareket ettiği fikrine yol açan yer hücreleriydi . Hipokampus işlevsiz olduğunda oryantasyon etkilenir; insanlar bir yere nasıl geldiklerini ve nasıl ilerleyeceklerini hatırlamakta zorluk çekebilirler. Kaybolmak, amnezinin yaygın bir belirtisidir. Hayvanlarla yapılan çalışmalar, bazı uzamsal hafıza görevlerinin, özellikle de gizli bir hedefe giden yolu bulmayı gerektirenlerin, ilk öğrenme ve uzun süreli akılda tutulması için sağlam bir hipokampusun gerekli olduğunu göstermiştir . Kemirgen beyninde ya hipokampusta ya da entorinal kortekste bulunan yer hücrelerinin bulunmasından bu yana başka hücreler de keşfedilmiştir. Bunlar baş yön hücreleri , ızgara hücreleri ve sınır hücreleri olarak atanmıştır . Hız hücrelerinin, hipokampal ızgara hücrelerine girdi sağladığı düşünülmektedir.

Yaklaşma-kaçınma çatışması işlemedeki rolü

Yaklaşma-kaçınma çatışması , ödüllendirici veya cezalandırıcı olabilecek bir durum sunulduğunda ortaya çıkar ve ardından gelen karar verme kaygı ile ilişkilendirilir . Yaklaşma-kaçınma karar verme konusundaki çalışmalardan elde edilen fMRI bulguları, uzun süreli bellek veya uzamsal biliş tarafından açıklanmayan işlevsel bir rol için kanıt buldu. Genel bulgular, ön hipokampusun çatışmaya duyarlı olduğunu ve belirsiz koşullarda karar vermede önemli olduğu görülen daha büyük bir kortikal ve subkortikal ağın parçası olabileceğini gösterdi.

Bir gözden geçirme, hipokampusun çatışma görevlerine dahil olduğunu gösteren bir dizi çalışmaya atıfta bulunur. Yazarlar, çatışma işlemenin uzamsal navigasyon ve hafıza işlevleriyle nasıl ilişkili olduğunu ve tüm bu işlevlerin nasıl birbirini dışlamaması gerekmediğini anlamak için bir meydan okuma olduğunu öne sürüyorlar.

elektroensefalografi

Resim 7: Teta (uyanık/davranış) ve LIA ( yavaş dalga uyku ) modlarında sıçan hipokampal EEG ve CA1 nöral aktivitesi örnekleri . Her çizim, üstte bir hipokampal EEG izi , ortada aynı anda kaydedilen 40 CA1 piramidal hücreden sivri rasterler (her raster çizgisi farklı bir hücreyi temsil eder) ve altta bir koşu hızı grafiği ile 20 saniyelik veri gösterir . En üstteki grafik, sıçanın aktif olarak saçılmış gıda peletlerini aradığı bir süreyi temsil eder. Alt arsa için fare uykudaydı.

Hipokampus, her biri , bir elektroensefalogram (EEG) ile ölçüldüğü gibi, farklı bir nöral popülasyon aktivitesi modeli ve elektriksel aktivite dalgaları ile ilişkili iki ana aktivite "modunu" gösterir . Bu modlar, kendileriyle ilişkili EEG modellerinden sonra adlandırılır: teta ve büyük düzensiz aktivite (LIA). Aşağıda açıklanan ana özellikler, en kapsamlı şekilde incelenen hayvan olan sıçan içindir.

Teta modu, aktif, uyarı davranışı (özellikle hareket) ve ayrıca REM (rüya) uykusu sırasında ortaya çıkar . Teta modunda, EEG'ye 6 ila 9 Hz frekans aralığında büyük düzenli dalgalar hakimdir ve ana hipokampal nöron grupları ( piramidal hücreler ve granül hücreler ) seyrek popülasyon aktivitesi gösterir, bu da herhangi bir kısa zaman aralığında olduğu anlamına gelir. , hücrelerin büyük çoğunluğu sessizdir, kalan küçük kısım ise nispeten yüksek oranlarda ateşlenir, bunların en aktifleri için bir saniyede 50 ani yükselir. Aktif bir hücre tipik olarak yarım saniye ile birkaç saniye arasında aktif kalır. Sıçan davrandıkça, aktif hücreler sessizleşir ve yeni hücreler aktif hale gelir, ancak aktif hücrelerin toplam yüzdesi aşağı yukarı sabit kalır. Birçok durumda hücre aktivitesi, büyük ölçüde hayvanın uzaysal konumu tarafından belirlenir, ancak diğer davranışsal değişkenler de onu açıkça etkiler.

LIA modu, yavaş dalgalı (rüya görmeyen) uyku sırasında ve ayrıca dinlenme veya yemek yeme gibi uyanık hareketsizlik durumları sırasında ortaya çıkar. LIA modunda, EEG'ye, 25-50 milisaniye süren EEG sinyalinin rastgele zamanlanmış büyük sapmaları olan keskin dalgalar hakimdir. Keskin dalgalar, genellikle 5 veya daha fazla bireysel keskin dalga içeren ve 500 ms'ye kadar süren setler halinde oluşturulur. Hipokampus içindeki nöronların sivrilme aktivitesi, keskin dalga aktivitesi ile yüksek oranda ilişkilidir. Çoğu nöron, keskin dalgalar arasında ateşleme hızlarını azaltır; ancak keskin bir dalga sırasında, hipokampal popülasyonun %10'una varan oranda ateşleme hızında çarpıcı bir artış olur.

Bu iki hipokampal aktivite modu, primat hipokampusunda sağlam teta ritmikliğini görmenin zor olması dışında, sıçanlarda olduğu gibi primatlarda da görülebilir. Bununla birlikte, nöral popülasyon aktivitesinde niteliksel olarak benzer keskin dalgalar ve benzer duruma bağlı değişiklikler vardır.

teta ritmi

Resim 8: Bir saniyelik EEG teta dalgası örneği

Teta dalgasını üreten temel akımlar, esas olarak entorinal korteksin, CA3'ün ve piramidal hücrelerin dendritlerinin yoğun şekilde paketlenmiş nöral katmanları tarafından üretilir. Teta dalgası, EEG'de görülen en büyük sinyallerden biridir ve hipokampal teta ritmi olarak bilinir . Bazı durumlarda, EEG'ye 3 ila 10 Hz'de düzenli dalgalar hakimdir ve genellikle birkaç saniye devam eder. Bunlar, eşik altı membran potansiyellerini yansıtır ve hipokampal nöronların sıçramasını güçlü bir şekilde modüle eder ve hipokampus boyunca seyahat eden bir dalga paterninde senkronize olur. Trisynaptic devre bir röledir nörotransmisyon hipokampus birçok beyin bölgeleri ile etkileştiğine. Kaynaktan kemirgen çalışmalar trisynaptic devre hipokampal teta ritim oluşturduğu önerilmiştir.

Teta ritmikliği tavşanlarda ve kemirgenlerde çok belirgindir ve ayrıca kedi ve köpeklerde de mevcuttur. Teta'nın primatlarda görülüp görülemeyeceği henüz belli değil. Gelen sıçanlarda olarak iki koşullarda, teta görülmektedir (en fazla çalışılan edilmiş hayvanlar): bir hayvan yürüme ya da başka bir şekilde aktif çevresi ile etkileşim içinde olan birinci; ikincisi, REM uykusu sırasında . Çok sayıda teori öne sürülmesine rağmen, tetanın işlevi henüz ikna edici bir şekilde açıklanmamıştır. En popüler hipotez, onu öğrenme ve hafıza ile ilişkilendirmek olmuştur. Bir örnek, bir nöronun uyarılması sırasındaki teta ritimlerinin, bu uyarının sinapslar üzerindeki etkisini şekillendirdiği aşama olabilir. Burada kastedilen, teta ritimlerinin, sinaptik plastisiteye bağlı olan öğrenme ve hafıza yönlerini etkileyebileceğidir . Teta sisteminin merkezi düğümü olan medial septumdaki lezyonların ciddi hafıza bozukluklarına neden olduğu iyi bilinmektedir. Bununla birlikte, medial septum, teta'nın denetleyicisinden daha fazlasıdır; aynı zamanda hipokampusa kolinerjik projeksiyonların ana kaynağıdır . Septal lezyonların etkilerini spesifik olarak teta ritmini ortadan kaldırarak gösterdiği saptanmamıştır.

Keskin dalgalar

Uyku sırasında veya dinlenme sırasında, bir hayvan çevresiyle meşgul olmadığında, hipokampal EEG, amplitüdü teta dalgalarından biraz daha büyük olan düzensiz yavaş dalgalar paterni gösterir. Bu model zaman zaman keskin dalgalar olarak adlandırılan büyük dalgalanmalarla kesintiye uğrar . Bu olaylar, CA3 ve CA1'in piramidal hücrelerinde 50 ila 100 milisaniye süren ani aktivite patlamaları ile ilişkilidir. Ayrıca, sıçanlarda 150 ila 200 Hz aralığında frekanslarla "dalgalanma" adı verilen kısa ömürlü yüksek frekanslı EEG salınımları ile ilişkilidir ve birlikte keskin dalgalar ve dalgalanmalar olarak bilinirler . Keskin dalgalar, uyku sırasında en sık, saniyede ortalama 1 oranında (sıçanlarda) ancak çok düzensiz bir zamansal düzende ortaya çıktıklarında görülür. Keskin dalgalar, aktif olmayan uyanıklık durumlarında daha az sıklıkta görülür ve genellikle daha küçüktür. İnsanlarda ve maymunlarda da keskin dalgalar gözlenmiştir. Makaklarda keskin dalgalar güçlüdür ancak sıçanlarda olduğu kadar sık ​​görülmez.

Keskin dalgaların en ilginç yönlerinden biri, hafıza ile ilişkili görünmeleridir. Wilson ve McNaughton 1994 ve daha sonraki birçok çalışma, hipokampal yer hücrelerinin örtüşen uzamsal ateşleme alanlarına sahip olduklarında (ve bu nedenle çoğu zaman neredeyse aynı anda ateşlendiğinde), davranış seansını takiben uyku sırasında ilişkili aktivite gösterme eğiliminde olduklarını bildirdi. Yaygın olarak yeniden etkinleştirme olarak bilinen bu korelasyon artışının , esas olarak keskin dalgalar sırasında meydana geldiği bulunmuştur. Keskin dalgaların, aslında, hipokampus içindeki sinaptik bağlantıların güçlendirilmesiyle yönlendirilen, davranış sırasında ezberlenen nöral aktivite kalıplarının yeniden aktivasyonları olduğu öne sürülmüştür. Bu fikir, Buzsáki ve diğerleri tarafından savunulan ve anıların davranış sırasında hipokampusta depolandığını ve daha sonra uyku sırasında neokortekse aktarıldığını öne süren "iki aşamalı bellek" teorisinin önemli bir bileşenini oluşturur . Hebbian teorisindeki keskin dalgalar , hipokampal çıktı yollarının kortikal hedeflerinde sinaptik değişiklikleri yönlendirdiği öne sürülen postsinaptik hücrelerin presinaptik hücreleri tarafından sürekli olarak tekrarlanan uyarılar olarak görülür. Uykuda veya hareketsizlik sırasında keskin dalgaların ve dalgalanmaların bastırılması, davranış düzeyinde ifade edilen hatıralara müdahale edebilir, bununla birlikte, yeni oluşturulan CA1 yer hücre kodu, keskin dalgalar ve dalgalanmalar ortadan kaldırılmış bir uykudan sonra bile uzaysal olarak yeniden ortaya çıkabilir. -zor görevler.

Uzun vadeli güçlendirme

En azından Ramon y Cajal'ın (1852-1934) zamanından beri , psikologlar beynin, aynı anda aktif olan nöronlar arasındaki bağlantıların gücünü değiştirerek hafızayı depoladığını öne sürmüşlerdir. Bu fikir, 1949'da Donald Hebb tarafından resmileştirildi , ancak uzun yıllar açıklanamadı. 1973'te Tim Bliss ve Terje Lømo , tavşan hipokampüsünde Hebb'in özelliklerini karşılıyor gibi görünen bir fenomeni tanımladılar: kısa süreli güçlü aktivasyonun neden olduğu ve saatler veya günler veya daha uzun süren sinaptik tepkide bir değişiklik. Bu fenomen kısa süre sonra uzun vadeli güçlendirme (LTP) olarak adlandırıldı. Uzun süreli bellek için aday bir mekanizma olarak, LTP o zamandan beri yoğun bir şekilde çalışılmış ve bu konuda çok şey öğrenilmiştir. Bununla birlikte, LTP'yi tetikleyebilen hücre içi sinyalleşme basamaklarının karmaşıklığı ve çeşitliliği, daha eksiksiz bir anlayışı engellediği kabul edilmektedir.

Hipokampus, yoğun bir şekilde paketlenmiş ve keskin bir şekilde tanımlanmış nöron katmanları nedeniyle LTP'yi incelemek için özellikle uygun bir bölgedir, ancak benzer türdeki aktiviteye bağlı sinaptik değişiklikler, diğer birçok beyin bölgesinde de gözlemlenmiştir. LTP'nin en iyi çalışılmış formu hipokampusun CA1'inde görülmüştür ve dendritik dikenlerde sonlanan ve nörotransmitter glutamatı kullanan sinapslarda meydana gelir . Sinaptik değişiklikler, özel bir glutamat reseptörü tipine , N -metil-D-aspartat (NMDA) reseptörüne , kalsiyumun yalnızca presinaptik aktivasyon ve postsinaptik depolarizasyon meydana geldiğinde postsinaptik omurgaya girmesine izin verme özel özelliğine sahip bir hücre yüzeyi reseptörüne bağlıdır. aynı zamanda. NMDA reseptörlerine müdahale eden ilaçlar, LTP'yi bloke eder ve bazı bellek türleri, özellikle uzamsal bellek üzerinde önemli etkilere sahiptir. Genetik olarak modifiye edilmiş fareler vardır modifiye LTP mekanizması devre dışı bırakmak için, aynı zamanda genel olarak ağır hafıza kaybı gösterir.

bozukluklar

yaşlanma

Gibi yaşla ilişkili durumlar Alzheimer hastalığı ve diğer formları demans (bunlar için hipokampal bozulma erken belirtilerinden biri olan) birçok türde şiddetli etkiye sahip biliş dahil belleğe . Normal yaşlanma bile, epizodik bellek ve çalışma belleği (veya kısa süreli bellek ) dahil olmak üzere bazı bellek türlerinde kademeli bir düşüşle ilişkilidir . Hipokampusun hafızada merkezi bir rol oynadığı düşünüldüğünden, yaşa bağlı düşüşlerin hipokampal bozulmadan kaynaklanabileceği ihtimaline büyük ilgi duyulmuştur. Bazı erken araştırmalar, yaşlı insanların hipokampusunda önemli miktarda nöron kaybı olduğunu bildirdi , ancak daha kesin teknikleri kullanan daha sonraki çalışmalar, yalnızca minimal farklılıklar buldu. Benzer şekilde, bazı MRG çalışmaları yaşlı insanlarda hipokampusun küçüldüğünü bildirmiştir, ancak diğer çalışmalar bu bulguyu yeniden oluşturmada başarısız olmuştur. Ancak hipokampusun büyüklüğü ile hafıza performansı arasında güvenilir bir ilişki vardır; böylece yaşa bağlı küçülmenin olduğu yerde hafıza performansı bozulur. Ayrıca, hafıza görevlerinin yaşlılarda gençlere göre daha az hipokampal aktivasyon üretme eğiliminde olduğuna dair raporlar da var. Ayrıca, 2011'de yayınlanan bir randomize kontrol denemesi , aerobik egzersizin 55-80 yaş arası yetişkinlerde hipokampusun boyutunu artırabileceğini ve ayrıca uzamsal hafızayı iyileştirebileceğini buldu.

Stres

Hipokampus yüksek düzeyde glukokortikoid reseptörü içerir , bu da onu diğer beyin bölgelerinin çoğundan daha uzun süreli strese karşı daha savunmasız hale getirir . Şiddetli, uzun süreli travmatik stres yaşayan insanların beynin diğer bölümlerinden daha fazla hipokampus atrofisi gösterdiğine dair kanıtlar var. Bu etkiler travma sonrası stres bozukluğunda ortaya çıkar ve şizofreni ve şiddetli depresyonda bildirilen hipokampal atrofiye katkıda bulunabilirler . Çocuklarda ön hipokampal hacim, ebeveyn aile geliri ile pozitif ilişkilidir ve bu ilişkiye gelirle ilgili stresin aracılık ettiği düşünülmektedir. Yakın zamanda yapılan bir araştırma, depresyonun bir sonucu olarak atrofiyi de ortaya çıkardı, ancak bu, diğer semptomları hafifletmede etkili olmasalar bile anti-depresanlar ile durdurulabilir.

Yüksek glukokortikoid seviyelerine , özellikle kortizol seviyelerine neden olan kronik stresin , hipokampusta nöronal atrofinin bir nedeni olduğu görülmektedir. Bu atrofi, Cushing sendromunda da görülen daha küçük bir hipokampal hacim ile sonuçlanır . Cushing sendromundaki yüksek kortizol seviyeleri genellikle diğer durumlar için alınan ilaçların sonucudur. Nöronal kayıp, bozulmuş nörogenezin bir sonucu olarak da ortaya çıkar. Daha küçük bir hipokampal hacme katkıda bulunan diğer bir faktör, artan glukokortikoidlere yanıt olarak dendritlerin uzunluğunun kısaldığı ve sayısının azaldığı dendritik retraksiyondur. Bu dendritik geri çekme tersine çevrilebilir. Cushing sendromunda kortizolü azaltmak için ilaçla tedaviden sonra, hipokampal hacmin %10'a kadar geri kazanıldığı görülmektedir. Bu değişikliğin dendritlerin reformasyonundan kaynaklandığı görülmektedir. Bu dendritik restorasyon, stres kaldırıldığında da gerçekleşebilir. Bununla birlikte, doğumdan kısa bir süre sonra meydana gelen stresin, yaşam boyunca devam eden şekillerde hipokampal işlevi etkileyebileceğine dair, esas olarak sıçanları kullanan çalışmalardan elde edilen kanıtlar vardır.

Sıçanlarda, strese karşı cinsiyete özgü tepkilerin hipokampus üzerinde bir etkisi olduğu da gösterilmiştir. Erkek sıçandaki kronik stres, CA3 bölgesinde dendritik geri çekilme ve hücre kaybı gösterdi, ancak bu, dişide gösterilmedi. Bunun nöroprotektif yumurtalık hormonlarından kaynaklandığı düşünülüyordu. Sıçanlarda stres koşulları altında hipokampusta DNA hasarı artar.

Epilepsi

Resim 9: Epilepsi sağ hipokampal nöbet başlangıcını gösteren bir EEG
Resim 10: Epilepsi sol hipokampal nöbet başlangıcını gösteren bir EEG

Hipokampus, yeni nöronların üretildiği birkaç beyin bölgesinden biridir. Bu nörogenez süreci , dentat girus ile sınırlıdır. Yeni nöronların üretimi egzersizden olumlu etkilenebilir veya epileptik nöbetlerden olumsuz etkilenebilir .

Temporal lob epilepsisindeki nöbetler , yeni nöronların normal gelişimini etkileyebilir ve doku hasarına neden olabilir. Hipokampal skleroz , bu tür doku hasarının en yaygın türüdür. Bununla birlikte, epilepsinin genellikle hipokampal anormalliklerden mi kaynaklandığı yoksa hipokampusun nöbetlerin kümülatif etkilerinden mi hasar gördüğü henüz net değil. Bununla birlikte, hayvanlarda tekrarlayan nöbetlerin yapay olarak başlatıldığı deneysel ortamlarda, hipokampal hasar sık ​​görülen bir sonuçtur. Bu , hipokampustaki uyarılabilir glutamat reseptörlerinin konsantrasyonunun bir sonucu olabilir . Hipereksitabilite sitotoksisiteye ve hücre ölümüne yol açabilir . Ayrıca hipokampusun yaşam boyunca yeni nöronların oluşturulmaya devam ettiği bir yer olması ve bu süreçteki anormalliklerle de ilgisi olabilir .

Şizofreni

Şizofreninin nedenleri iyi anlaşılmamıştır, ancak beyin yapısında çok sayıda anormallik bildirilmiştir. En kapsamlı şekilde araştırılan değişiklikler serebral korteksi içerir, ancak hipokampus üzerindeki etkiler de tanımlanmıştır. Birçok rapor, şizofreni hastalarında hipokampusun boyutunda azalmalar bulmuştur. Sol hipokampus, sağdan daha fazla etkilenmiş gibi görünüyor. Belirtilen değişikliklerin büyük ölçüde anormal gelişimin sonucu olduğu kabul edilmiştir. Şizofreninin en önemli özelliği olan psikotik belirtilerin ortaya çıkmasında hipokampal değişikliklerin rol oynayıp oynamadığı belirsizdir. Hayvanlar kullanılarak yapılan deneysel çalışmalara dayanarak, hipokampal disfonksiyonun, bazal gangliyonlarda dopamin salınımında bir değişiklik meydana getirebileceği ve böylece dolaylı olarak prefrontal kortekste bilgi entegrasyonunu etkileyebileceği öne sürülmüştür . Ayrıca hipokampal disfonksiyonun uzun süreli bellekte sıklıkla gözlenen rahatsızlıklardan sorumlu olabileceği öne sürülmüştür.

MRI çalışmaları, şizofreni hastalarında daha küçük bir beyin hacmi ve daha büyük ventriküller buldu ; ancak araştırmacılar, küçülmenin şizofreniden mi yoksa ilaçtan mı kaynaklandığını bilmiyorlar. Hipokampus ve talamusun hacminin azaldığı gösterilmiştir; ve globus pallidusun hacmi artar. Kortikal paternler değişmiştir ve özellikle ön ve temporal loblarda korteksin hacminde ve kalınlığında bir azalma kaydedilmiştir. Ayrıca, anormal nörogelişim olduğu teorisine ağırlık veren, görülen değişikliklerin çoğunun bozukluğun başlangıcında mevcut olduğu öne sürülmüştür.

Hipokampus, hem nöral hem de fizyolojik etkilerde şizofreni patolojisinin merkezi olarak görülmüştür. Şizofreninin altında yatan anormal bir sinaptik bağlantı olduğu genel olarak kabul edilmiştir. Hipokampus içindeki ve hipokampustaki sinaptik organizasyon ve bağlantıdaki değişiklikleri içeren birkaç kanıt dizisi. Glutamaterjik yolların büyük ölçüde etkilendiği görülmüştür. CA1 alt alanının, diğer alt alanların en az dahil olduğu görülüyor ve CA4 ve alt bölümün başka yerlerde en fazla ilgili alanlar olarak rapor edilmiş. İnceleme, patolojinin genetik, hatalı nörogelişim veya anormal nöral plastisite nedeniyle olabileceği sonucuna varmıştır. Ayrıca şizofreninin bilinen herhangi bir nörodejeneratif bozukluğa bağlı olmadığı sonucuna varıldı. Kronik şizofrenili yaşlı hastaların hipokampusunda oksidatif DNA hasarı önemli ölçüde artmıştır .

Geçici küresel amnezi

Geçici global amnezi , kısa süreli hafızanın dramatik, ani, geçici, neredeyse tamamen kaybıdır. İskemi, epilepsi, migren ve serebral venöz kan akışının bozulması gibi bellekle ilgili hipokampus gibi yapıların iskemisine yol açan çeşitli nedenler olduğu varsayılmıştır .

Herhangi bir nedenin bilimsel bir kanıtı yoktur. Bununla birlikte, bir epizoddan 12 ila 24 saat sonra alınan difüzyon ağırlıklı MRI çalışmaları, hipokampusta küçük nokta benzeri lezyonlar olduğunu göstermiştir. Bu bulgular, metabolik stres tarafından savunmasız hale getirilen CA1 nöronlarının olası bir çıkarımını ortaya koydu.

TSSB

Bazı çalışmalar azalmış hipokampus hacmi ile travma sonrası stres bozukluğu (TSSB) arasındaki ilişkiyi göstermektedir . PTSD'li Vietnam Savaşı gazileri üzerinde yapılan bir araştırma, bu tür semptomları olmayan gazilere kıyasla hipokampus hacminde %20'lik bir azalma olduğunu gösterdi. Bu bulgu, 1988'de bir hava gösterisi uçağı kazasında travma geçiren kronik TSSB hastalarında tekrarlanmadı (Ramstein, Almanya). Aynı zamanda, PTSD'li Vietnam gazilerinin savaş dışı ikiz kardeşlerinin de diğer kontrollerden daha küçük hipokampiye sahip olması, korelasyonun doğası hakkında soruları gündeme getiriyor. 2016 yılında yapılan bir araştırma, daha küçük bir hipokampusun travma sonrası stres bozukluğu riskini artırdığı ve daha büyük bir hipokampusun etkili tedavi olasılığını artırdığı teorisini güçlendirdi.

Mikrosefali

Hipokampus atrofisi, mikrosefali hastalarında ve hipokampal gelişim ve nörogenezde bir eksiklik gösteren insan nokta mutasyonlarını özetleyen WDR62 mutasyonlarına sahip fare modellerinde karakterize edilmiştir.

Diğer hayvanlar

Resim 11: İtalyan patolog Camillo Golgi tarafından gümüş nitrat yöntemiyle boyanmış bir hipokampüsün çizimi

Diğer memeliler

Hipokampus memelilerin aralığında genel olarak benzer bir görünüme sahip monotremes gibi Echidna'nın için primatlar , insanlar gibi. Hipokampal-beden-vücut-büyüklük oranı büyük ölçüde artar, primatlar için ekidnaya göre yaklaşık iki kat daha büyüktür. Bununla birlikte, neokorteks -vücut büyüklüğü oranına yakın hiçbir yerde artmaz . Bu nedenle, hipokampus, kemirgenlerde primatlardan çok daha büyük bir kortikal manto parçasını kaplar. Yetişkin, beynin her iki tarafında hipokampus hacmi yaklaşık insanlarda 3.0 cm için arasında 3,5 3 320 cm 420 kıyasla 3 neokorteksin hacmi için.

Hipokampusun büyüklüğü ile uzamsal hafıza arasında da genel bir ilişki vardır. Benzer türler arasında karşılaştırma yapıldığında, uzaysal hafıza kapasitesi daha yüksek olanlar daha büyük hipokampal hacimlere sahip olma eğilimindedir. Bu ilişki aynı zamanda cinsiyet farklılıklarına da uzanır; erkek ve dişilerin uzamsal hafıza yeteneğinde güçlü farklılıklar gösterdiği türlerde, aynı zamanda hipokampal hacimde de karşılık gelen farklılıklar gösterme eğilimindedirler.

Diğer omurgalılar

Memeli olmayan türlerin, memeli hipokampüsüne benzeyen bir beyin yapısı yoktur, ancak buna benzer olduğu düşünülen bir beyin yapısına sahiptirler . Hipokampus, yukarıda belirtildiği gibi, özünde allokorteksin bir parçasıdır. Yalnızca memelilerde tam gelişmiş bir korteks vardır, ancak bunun evrimleştiği yapı, palyum adı verilir, tüm omurgalılarda, hatta abanoz veya hagfish gibi en ilkel olanlarda bile bulunur . Palyum genellikle üç bölgeye ayrılır: medial, lateral ve dorsal. Medial palyum, hipokampusun öncüsünü oluşturur. Görsel olarak hipokampusa benzemez, çünkü katmanlar bir S şeklinde bükülmez veya dentat girus tarafından sarılmaz, ancak homoloji, güçlü kimyasal ve fonksiyonel afinitelerle belirtilir. Artık bu hipokampal benzeri yapıların kuşlarda, sürüngenlerde ve balıklarda uzamsal bilişle ilgili olduğuna dair kanıtlar var.

kuşlar

Kuşlarda, çoğu anatomistin medial pallial bölgeye "kuş hipokampüsü" olarak atıfta bulunduğu, yazışmalar yeterince iyi kurulmuştur. Çok sayıda kuş türü, özellikle yiyecekleri saklayanlar olmak üzere, güçlü uzamsal becerilere sahiptir. Yiyecekleri önbelleğe alan kuşların diğer kuş türlerinden daha büyük bir hipokampüsüne sahip olduğuna ve hipokampusun zarar görmesi uzamsal hafızada bozulmalara neden olduğuna dair kanıtlar var.

Balık

Balıkların hikayesi daha karmaşıktır. In Teleost (var olan türlerin büyük çoğunluğunu oluşturan) balık, ön beyin omurgalıların diğer türlerine kıyasla bozuk: En neuroanatomists bir çorap içten dışa dönük gibi özünde bu yüzden yapılar olduğu, dışa dönük olan Teleost ön beyin inanıyoruz Omurgalıların çoğu için karıncıkların yanında, iç kısımda, teleost balıklarda dışarıda bulunur ve bunun tersi de geçerlidir. Bunun sonuçlarından biri, tipik bir omurgalının medial paliumunun ("hipokampal" bölge), tipik bir balığın lateral paliumuna karşılık geldiği düşünülür. Çeşitli balık türlerinin (özellikle Japon balığı) güçlü uzamsal hafıza yeteneklerine sahip olduğu, hatta yaşadıkları alanların "bilişsel haritalarını" oluşturduğu deneysel olarak gösterilmiştir. Lateral palium hasarının uzamsal hafızayı bozduğuna dair kanıtlar var. Medial palium'un köpekbalıkları ve vatozlar gibi daha ilkel omurgalılarda, hatta abajurlar ve hagfishlerde de benzer bir rol oynayıp oynamadığı henüz bilinmiyor.

Böcekler ve yumuşakçalar

Ahtapot gibi bazı böcek türleri ve yumuşakçalar da güçlü uzamsal öğrenme ve yön bulma yeteneklerine sahiptir, ancak bunlar memelilerin uzamsal sisteminden farklı çalışıyor gibi görünmektedir, dolayısıyla henüz ortak bir evrimsel kökene sahip olduklarını düşünmek için iyi bir neden yoktur. ; ne de bu türlerde "hipokampusu" andıran herhangi bir şeyin tanımlanabilmesi için beyin yapısında yeterli benzerlik yoktur. Ancak bazıları, böceğin mantar gövdelerinin hipokampusunkine benzer bir işleve sahip olabileceğini öne sürdü.

Ek resimler

Notlar

Referanslar

Bu makale, WikiJournal of Medicine'e 2016 yılında harici akademik akran değerlendirmesi için gönderilmiştir ( hakem raporları ). Güncellenen içerik, bir CC-BY-SA-3.0 lisansı ( 2017 ) altında Wikipedia sayfasına yeniden entegre edildi . İncelenen kaydın versiyonu: Marion Wright; et al. (11 Mart 2017). "Hipokampus". WikiJournal of Medicine . 4 (1). doi : 10.15347/WJM/2017.003 . ISSN  2002-4436 . Vikiveri  Q43997714 .

daha fazla okuma

Dış bağlantılar