Hippocampus

Om den antika grekiska mytologin kallade Hippocampus fiskens herre, som representerade honom i form av ett havsmonster - en häst med en fiskstjärna, fick hjärnans hippocampus, som är dess viktiga struktur, detta namn på grund av likheten med dess form i axialplanet med en ovanlig nålformad fisk av släktet Hippocampus - havsskridskoåkningen.

Förresten, det andra namnet på den krökta inre strukturen i hjärnans tinninglob, som den gavs av anatomister i mitten av 1700 -talet - Ammons horn (Cornu Ammonis), är associerad med den egyptiska guden Amun (i Grekisk form - Ammon), som avbildades med ramens horn.

Hippocampus struktur och dess struktur

Hippocampus är en komplex struktur djupt i  hjärnans tinninglob : mellan dess mediala sida och det nedre hornet i den  laterala ventrikeln och bildar en av dess väggar.

Långsträckta sammankopplade strukturer i hippocampus (veck av den grå substansen i archicortexen vikta i varandra) är placerade längs hjärnans längsaxel, en i var och en av de temporala loberna: den högra hippocampus och den vänstra hippocampus kontralateral till den. [1]

Hos vuxna varierar storleken på hippocampus - längd framifrån och bak - från 40-52 mm.

Huvudstrukturerna är egentligen hippocampus (Cornu Ammonis) och dentate gyrus (Gyrus dentatus); de markerar också den subikulära cortexen, som är området för den grå substansen i hjärnbarken som omger hippocampus.[2]

Ammonhornet bildar en båge, vars rostrala (främre) del är förstorad och definieras som huvudet på hippocampus, som böjer sig bakåt och nedåt och bildar på den mediala sidan av tinningloben en hippocampal krok eller uncus (från latin uncus - hook) - (Uncus hippocampi). Anatomiskt sett är det den främre änden av parahippocampal gyrus (Gyrus parahippocampi), som är krökt runt själva hippocampus och sticker ut i botten av det temporala (nedre) hornet i den laterala ventrikeln.

Även i den rostrala delen finns det förtjockningar i form av tre till fyra separata utskott av kortikala gyri, som kallas hippocampus fingrar (Digitationes hippocampi).

Den mellersta delen av strukturen definieras som kroppen, och delen av den, kallad alveus, är botten av hjärnans laterala ventrikel (temporal horn) och är nästan helt täckt av choroid plexus, som är en kombination av pia mater och ependyma (vävnaden som kantar ventrikelhålan). Fibrerna i den vita substansen i alveus samlas i förtjockade buntar i form av en frans eller fimbria (Fimbria hippocampi), sedan passerar dessa fibrer in i hjärnans fornix.

Under hippocampus är dess huvudsakliga utlopp - den övre plana delen av parahippocampus gyrus, kallad Subiculum. Denna struktur separeras av en grund rudimentär klyfta eller sulcus av hippocampus (Sulcus hippocampalis), som är en fortsättning på sulcus av corpus callosum (Sulcus corporis callosi) och löper mellan parahippocampal och dentate gyri. [3]

Och hippocampus tandade gyrus, även kallad parahippocampus, är ett trelagerat konkavt spår som separeras från fibria och subiculum av andra spår.

Man bör också komma ihåg att hippocampus och intilliggande dentat- och parahippocampal gyrus, subiculum och entorhinal cortex (del av temporallob -cortex) bildar hippocampusformationen - i form av en utbuktning i botten av det temporala hornet i lateralhornet ventrikel.

I denna zon - i medialytorna på båda hjärnhalvorna (Hemispherium cerebralis) - lokaliseras en uppsättning hjärnstrukturer som ingår i hjärnans  limbiska system . Det limbiska systemet och hippocampus, som en av dess strukturer (tillsammans med amygdala, hypothalamus, basala ganglier, cingulate gyrus, etc.), är inte bara anatomiskt, utan också funktionellt kopplade. [4]

Blodtillförseln till hippocampus utförs av kärlen som levererar blod till hjärnans temporala lober, det vill säga grenarna i den mellersta cerebrala artären. Dessutom kommer blod in i hippocampus genom grenarna i den bakre cerebrala artären och den främre koroidala artären. Och blodflödet går genom de temporala venerna - främre och bakre.

Hippocampus neuroner och signalsubstanser

Den heterogena hippocampus cortex - allocortex - är tunnare än hjärnbarken och består av det ytliga molekylskiktet (Stratum molecular), det mellersta lagret av Stratum pyralidae (bestående av pyramidala celler) och ett djupt lager av polymorfa celler.

Beroende på egenskaperna hos Ammonens cellulära struktur är hornet indelat i fyra olika områden eller fält (de så kallade Sommer-sektorerna): CA1, CA2, CA3 (själva hippocampusområdet, täckt med dentatet gyrus) och CA4 (i själva tandyren gyrus).

Tillsammans bildar de en neural trisynaptisk krets (eller krets), där funktionerna för att överföra nervimpulser utförs av hippocampusneuroner, i synnerhet: excitatoriska pyramidala neuroner av CA1, CA3 och subikulumfält som är karakteristiska för strukturerna i de främre regionerna i hjärna. Glutamatergiska pyramidala neuroner med dendritter (afferenta processer) och axoner (efferenta processer) är huvudtyperna av celler i  nervvävnaden i  hippocampus.

Dessutom finns det stellatneuroner och granulära celler, koncentrerade i skiktet av granulära celler i dentatgyrus; GABAergic interneuroner - multipolära interkalala (associativa) neuroner i CA2 -fältet och parahippocampus; korg (hämmande) neuroner i CA3 -fältet, liksom de mellanliggande OLM -internuroner som nyligen identifierats i CA1 -regionen. [5]

Kemiska budbärare som släpps ut från de sekretoriska vesiklarna i hippocampus huvudceller till synaptklyftan för att överföra nervimpulser till målcellerna - neurotransmittorer eller neurotransmittorer i hippocampus (och hela det limbiska systemet) - är uppdelade i excitatoriska och hämmande (hämmande) ). De förra inkluderar glutamat (glutaminsyra), noradrenalin (noradrenalin), acetylkolin och dopamin, medan de senare inkluderar GABA (gamma-aminosmörsyra) och serotonin. Beroende på vilka signalsubstanser som verkar på transmembranen nikotiniska (jonotropa) och muskarina (metabotropa) receptorer i de hippocampala neuronala kretsarna sker excitation eller undertryckande av aktiviteten hos dess neuroner. [6]

Funktioner

Vad är hjärnans hippocampus ansvarig för, vilka funktioner utför den i centrala nervsystemet? Denna struktur är ansluten till hela hjärnbarken genom indirekta afferenta vägar som passerar genom entorhinal cortex och subiculum och är involverad i behandlingen av kognitiv och känslomässig information. Överlägset är länken mellan hippocampus och minne mest känd, och forskare undersöker också hur hippocampus och känslor är kopplade.

Neurovetenskapare som studerar funktionen av hippocampus har topografiskt delat in den i bakre delen eller dorsalen och den främre eller ventrala delen. Den bakre delen av hippocampus är ansvarig för minne och kognitiva funktioner, och den främre delen är ansvarig för uttryck av känslor. [7]

Man tror att information från hippocampus, som den kodar och kombinerar, kommer från en mängd olika källor längs de vidhäftande nervfibrerna (kommissurer) i tinninglobskortexen. Från korttidsminne  [8]bildar det ett långsiktigt deklarativt minne (om händelser och fakta) på grund av långsiktig potentiering, det vill säga en speciell form av neural plasticitet-en ökning av neurons aktivitet och synaptisk styrka. Hämtning av information om det förflutna (minnen) regleras också av hippocampus. [9]

Dessutom är hippocampus strukturer involverade i konsolideringen av rymdminne och förmedlar orientering i rymden. Denna process består i kognitiv kartläggning av rumslig information, och som ett resultat av dess integration i hippocampus bildas mentala representationer av objektens plats. Och för detta finns det till och med en speciell typ av pyramidala neuroner - platsceller. Förmodligen spelar de också en viktig roll i episodiskt minne - att fixa information om miljön där vissa händelser ägde rum. [10]

När det gäller känslor är den viktigaste av de cerebrala strukturer som är direkt relaterade till dem det limbiska systemet och dess integrerade del - hippocampus. [11]

Och i detta avseende bör det klargöras vad hippocampuscirkeln är. Det är inte hjärnans anatomiska struktur, utan den så kallade mediala limbiska kedjan eller papesisk känslocirkel. Med tanke på hypotalamus som källan till mänskligt emotionellt uttryck lade den amerikanska neuroanatomisten James Wenceslas Papez fram sitt koncept om bildande och kortikal kontroll av känslor och minne på 1930 -talet. Förutom hippocampus inkluderade denna cirkel mastoidkropparna i hypothalamusbotten, thalamus främre kärna, cingulat gyrus, temporallob -cortex som omger hippocampus och några andra strukturer. [12]

Ytterligare studier klargjorde hippocampus funktionella anslutningar. I synnerhet amygdala (Corpus amygdaloideum), som ligger i tinningloben (framför hippocampus), erkändes som det emotionella centrum i hjärnan som är ansvarig för den emotionella bedömningen av händelser, bildandet av känslor och att fatta känslomässiga beslut. Som en del av det limbiska systemet arbetar hippocampus och amygdala / amygdala / amygdala tillsammans i stressiga situationer och när känslor av rädsla uppstår. Parahippocampal gyrus är också involverad i den negativa känslomässiga reaktionen, och konsolideringen av känslomässigt uttryckta (fruktansvärda) minnen sker i amygdala laterala kärnor. [13]

Många synaptiska anslutningar finns i mitthjärnan i  hypothalamus  och hippocampus, vilket bestämmer deras deltagande i  stressresponsen . Således styr den främre delen av hippocampus, som ger negativ feedback, stressresponserna för den funktionella neuroendokrina axeln i hypothalamus-hypofys-binjurebarken. [14]

På jakt efter ett svar på frågan om hur hippocampus och vision är relaterade har neuropsykologiska studier etablerat deltagande i visuell igenkänning av komplexa objekt och memorering av objekt från parahippocampal gyrus och peririnal cortex (del av cortex av medialen tinningloben).

Och vilka kopplingar hippocampus och lukthjärnan (Rhinencephalon) har är säkert känt. Först får hippocampus information från luktlampan (Bulbus olfactorius) genom amygdala. För det andra är hippocampal krok (uncus) luktcentrum i hjärnbarken och kan tillskrivas rhinencephalon. För det tredje ingår parahippocampal gyrus, som lagrar information om lukt, också i den kortikala regionen, som är ansvarig för lukten. [15]Läs mer -  Lukt

Sjukdomar i hippocampus och deras symtom

Experter tillskriver hippocampus en ganska sårbar struktur i hjärnan, dess skada (inklusive traumatisk hjärnskada) och relaterade sjukdomar kan orsaka olika symptom - neurologiska och mentala.

Moderna neuroimaging -metoder hjälper till att identifiera morfometriska förändringar i hippocampus (dess volym), som är närvarande vid hypoxisk skada och vissa sjukdomar i hjärnan, liksom i dess reduceringsdeformiteter.

Asymmetri hos hippocampus anses vara ett viktigt kliniskt tecken, eftersom förmodligen vänster och höger hippocampus påverkas olika under åldrandet. Enligt vissa studier spelar den vänstra hippocampus huvudrollen i episodiskt verbalt minne (verbal erinring av minnen), och den högra hippocampus spelar en viktig roll i konsolideringen av det rymliga minnet. Enligt mätningen är skillnaden i deras volymer 16-18%hos personer över 60 år; det ökar med åldern, och i jämförelse med kvinnor har män mer asymmetri. [16]

En liten minskning av hippocampus, som uppstår med åldern, anses vara normal: atrofiska processer i medial temporallob och entorhinal cortex börjar inträffa närmare det sjunde decenniet. Men dramatiskt krympande av hjärnans sjöhäst ökar risken för demens, vars tidiga symptom är korta episoder av minnesförlust och desorientering. Läs mer i artikeln -  Symtom på demens

Minskningen av hippocampus är mycket mer uttalad vid  Alzheimers sjukdom . Det är dock ännu inte klart om detta är resultatet av denna neurodegenerativa sjukdom eller är en förutsättning för dess utveckling. [17]

Enligt studier  finns det en bilateral och ensidig minskning av hippocampus volym-med 10-20% hos patienter med generaliserad  depressiv störning och stressstörningar i posttraumatisk etiologi. Långvarig depression åtföljs också av en minskning eller försämring av neurogenes i hippocampus. [18]Enligt neurofysiologer beror detta på ökade nivåer av kortisol. Detta hormon produceras och frigörs av binjurebarken som svar på fysisk eller känslomässig stress, och dess överskott påverkar hippocampus pyramidala neuroner negativt, vilket försämrar långtidsminnet. Det är på grund av den höga nivån av kortisol som hippocampus krymper hos patienter med  Itsenko-Cushings sjukdom . [19], [20]

• Läs också -  Symptom på stress

En minskning av antalet eller förändring av nervceller i hippocampus kan också associeras med inflammatoriska processer (neuroinflammation) i hjärnans tinninglob (till exempel med bakteriell meningit, med herpes simplexvirus typ I eller II encefalit) och långvarig aktivering av mikroglia, vars immunceller (makrofager) frigör proinflammatoriska cytokiner, proteinaser och andra potentiellt cytotoxiska molekyler.

Volymen av denna cerebrala struktur kan minskas hos patienter med  hjärngliom  , eftersom tumörceller producerar neurotransmittorn glutamat in i det extracellulära utrymmet, vars överskott leder till döden av hippocampusneuroner.

Dessutom har ett antal studier med MRI -volymetrisk analys av hippocampus registrerat dess minskning av traumatisk hjärnskada, epilepsi, måttlig kognitiv funktionsnedsättning, Parkinsons och Huntingtons sjukdomar,  schizofreni , Down- och Turners syndrom. [21]

Undernäring av nervvävnaden - hypotrofi hos hippocampus - kan ha ischemisk etiologi efter stroke; i narkotikamissbruk, i synnerhet opioid, observeras hypotrofi, på grund av störningar i dopaminmetabolismen av psykoaktiva ämnen.

Störningar som orsakas av bristen på vissa element påverkar trofismen i nervvävnaden i hela hippocampus, vilket påverkar centrala nervsystemets funktion negativt. Så, vitamin B1 eller tiamin och hippocampus är kopplade till det faktum att vid kronisk brist på detta vitamin störs processerna för bildning av korttidsminne. Det visade sig att med brist på tiamin (risken för att den ökar hos alkoholister) i tandgyrus och hippocampusfält CA1 och CA3 kan antalet pyramidala neuroner och densiteten i deras afferenta processer minska, varför det finns störningar i överföringen av nervimpulser. [22],  [23]Långt tiaminovaya misslyckande kan orsaka  Korsakoff syndrom .

En progressiv minskning av volymen av nervvävnad med förlust av neuroner - atrofi av hippocampus - förekommer i nästan samma sjukdomar, inklusive Alzheimers och Itsenko -Cushings sjukdomar. Riskfaktorer för dess utveckling betraktas som kardiovaskulära sjukdomar, depression och stress, status epilepticus, diabetes mellitus, arteriell hypertoni,  [24]fetma. Symtomen inkluderar minnesförlust (vid Alzheimers före anterograd  amnesi )  [25],  [26]svårigheter med välbekanta processer, rumslig definition och verbalt uttryck. [27]

Om den strukturella organisationen av cellerna i fälten i Ammonhorns horn och subikulumregionen störs och en del av pyramidala neuroner (atrofi) går förlorad - med expansion av interstitium och spridning av glialceller (glios) - skleros av hippocampus bestäms - mesial skleros av hippocampus, mesial temporal eller mesial temporal lob sclerosis. Skleros förekommer hos patienter med demens (orsakar förlust av episodiskt och långtidsminne) och leder också till  temporallobepilepsi . [28]Ibland definieras det som limbisk temporal eller hippocampal, det vill säga hippocampusepilepsi. Dess utveckling är förknippad med förlusten av inhiberande (GABAergic) interneuroner (vilket minskar förmågan att filtrera afferenta signaler från entorhinal cortex och leder till hyperexcitabilitet), nedsatt neurogenes och spridning av axoner av granulära celler i dentat zilin. Mer information i artikeln -  Epilepsi och epileptiska anfall - Symtom

Som framgår av klinisk praxis finns hippocampus tumörer sällan i denna cerebrala struktur, och i de flesta fall är det en gangliogliom eller dysembryoplastisk neuroepitelial tumör - en långsamt växande godartad glioneuronal neoplasma, som huvudsakligen består av glialceller. Oftast inträffar i barndomen och ung ålder; huvudsymtomen är huvudvärk och kroniska kramper.

Medfödda avvikelser i hippocampus

Med sådana missbildningar i hjärnbarken, såsom fokal kortikal dysplasi, hemimegalencephaly (ensidig utvidgning av hjärnbarken), schizencephaly (förekomst av onormala kortikala klyftor), polymicrogyria (minskning av konvolutions), liksom åtföljt av kramper och syn- rumsliga störningar i periventrikulär nodulhippocampus.

Onormal förstoring av amygdala och hippocampus identifierades av forskare i närvaro  av tidigt barndoms autismsyndrom . Bilateral förstoring av hippocampus observeras hos barn med  hjärnans lissencephaly , onormal förtjockning av gyri (pachygiria) eller med subkortikal laminär heterotopi - en fördubbling av hjärnbarken, vars manifestation är epileptiska anfall. Mer information i materialet:

• Hjärnans missbildningar
• Dysgenes i hjärnan

Hypoplasie hos hippocampus, och ofta i corpus callosum, associerad med underutveckling av hjärnan, detekteras hos nyfödda med svår encefalopati med en mutation av WWOX -genen som kodar för oxidoreduktasenzymet. Denna medfödda anomali, som leder till tidig död, manifesteras av spädbarnets brist på spontan rörelse och reaktion på visuella stimuli, liksom anfall (som uppträder flera veckor efter födseln).

Inversion av hippocampus - en förändring i dess anatomiska position och form - representerar också en intrauterin missbildning av hippocampus själv (Cornu Ammonis), vars bildning från veckarna av den grå substansen i archicortexen slutförs vid den 25: e graviditetsveckan.

Ofullständig inversion av hippocampus, liksom malrotation av hippocampus eller inversion av hippocampus med malrotation, är bildandet av en sfärisk eller pyramidal hippocampus, som oftare observeras i vänstra tinningloben - med en minskning i storlek. Morfologiska förändringar i närliggande fåror kan observeras. Anomalin upptäcks hos patienter med och utan kramper, i närvaro av andra intrakraniella defekter och vid frånvaro.

En medfödd anomali är också en cyper i hippocampus - en liten hålighet fylld med cerebrospinalvätska (ett expanderat perivaskulärt utrymme avgränsat av en tunn vägg) av rundad form. Resterande cyster i hippocampus, synonymt med kvarvarande cyster från sulcus (Sulcus hippocampalis), bildas med ofullständig involvering av den embryonala hippocampusfissuren under intrauterin utveckling. Den karakteristiska lokaliseringen av cystorna är i sidled vid toppen av hippocampusspåret, mellan Cornu Ammonis och Gyrus dentatus. De manifesterar sig inte på något sätt och upptäcks oftast av en slump under rutinmässiga MR -studier av hjärnan. Enligt vissa rapporter upptäcks de hos nästan 25% av vuxna.

Hippocampus och coronavirus

Sedan början av spridningen av covid-19 har läkare noterat hos många återhämtade patienter glömska, ångest, depressivt humör, de hör ofta klagomål om "dimma i huvudet" och ökad irritabilitet.

Det är känt att coronaviruset som orsakar covid-19 kommer in i celler genom receptorer i luktlampan (Bulbus olfactorius), vilket resulterar i symtom som anosmi eller förlust av lukt.

Luktlampan är associerad med hippocampus, och neurodegenerativa sjukdomsforskare vid Alzheimers förening hävdar att den är ansvarig för den kognitiva försämringen som ses hos covid-19-patienter, särskilt korttidsminnesproblem.

Nyligen tillkännagavs att de avser att starta en storskalig studie av effekterna av coronaviruset på hjärnan och orsakerna till kognitiv nedgång inom en snar framtid, där forskare från nästan fyra dussin länder kommer att delta - under teknisk vägledning och samordning av WHO.

Läs också -  Coronavirus hänger kvar i hjärnan även efter återhämtning

Diagnostik av sjukdomar i hippocampus

De huvudsakliga metoderna för att diagnostisera sjukdomar som är förknippade med vissa skador på hippocampusstrukturer inkluderar  studier av den neuropsykiska sfären , magnetisk resonansavbildning och  datortomografi av hjärnan .

Läkare föredrar att visualisera hippocampus på MR: med standard T1-viktade sagittala, koronala, diffusionsvägda axiella bilder, T2-viktade axiella bilder av hela hjärnan och T2-viktade koronala bilder av temporalloberna. För att identifiera patologiska förändringar i själva hippocampusfältet, dentat eller parahippocampal gyri, används 3T MRI; en MR -skanning med ett högre fält kan krävas. [29]

Utförs också:  Doppler -ultraljud av hjärnans kärl , EEG -  encykalografi  av hjärnan.

Detaljer i publikationer:

• Epilepsi - diagnos
• Depressiv sjukdom - diagnos

Behandling av sjukdomar i hippocampus

Medfödda anomalier i hippocampus i samband med underutveckling och minskning av deformiteter i hjärnan kan inte botas: barn är dömda till funktionshinder på grund av  kognitiva funktionsnedsättningar av  varierande svårighetsgrad och tillhörande beteendestörningar.

Hur behandlas några av ovanstående sjukdomar? Läs i publikationer:

• Epilepsi - Behandling
• Demens vid Alzheimers sjukdom - behandling
• Nya behandlingar mot Alzheimers sjukdom
• Depressionsbehandling
• Vitaminer för hjärnan

I de fall där antikonvulsiva medel, det vill säga  antiepileptika,  inte klarar anfall vid mesial temporal lob epilepsi, använder de  [30]åtminstone kirurgisk behandling.

Operationer inkluderar: hippocampectomy - avlägsnande av hippocampus; begränsad eller förlängd ektomi av epileptogena zoner (resektion eller excision av de drabbade strukturerna); temporal lobektomi med bevarande av hippocampus; selektiv resektion av hippocampus och tonsill (amygdala-hippocampectomy). [31]

Enligt utländsk klinisk statistik slutar epileptiska anfall hos patienter i 50-53% av fallen efter operationen, 25-30% av de opererade patienterna får anfall 3-4 gånger om året.

Hur tränar man hippocampus?

Eftersom hippocampus (dess tandgyrus) är en av de få cerebrala strukturerna där neurogenes eller nervregenerering sker - bildandet av nya neuroner, kan minnesstörningsprocessen (förutsatt att den underliggande sjukdomen behandlas) påverkas positivt av träning.

Det har bevisats att  aerob sportträning  och fysisk aktivitet (och särskilt i ålderdom) bidrar till neurons överlevnad och stimulerar bildandet av nya nervceller i hippocampus. Förresten, träning minskar stress och förbättrar depression. [32],  [33], 

Dessutom hjälper kognitiv stimulering att träna hippocampus, det vill säga mentala övningar: memorera poesi, läsa, göra korsord, spela schack, etc.

Hur man förstorar hippocampus, eftersom den på ålderdom blir mindre? Ett bevisat botemedel av forskare är träning, vilket ökar perfusionen av hippocampus, och bildandet av nya celler i nervvävnaden är mer aktiv.

Hur återställer man hippocampus efter stress? Engagera dig i medvetenhetsmeditation, vilket är en övningsträningspraxis som syftar till att sakta ner tankar som löper, frigöra negativitet och uppnå lugn i själ och kropp. En studie från ett östasiatiskt universitet har visat att meditation kan hjälpa till att sänka kortisolnivåerna i blodet.