Hippocampus

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

Förresten, det andra namnet på den böjda inre strukturen i hjärnans temporallob, som anatomer gav den i mitten av 1700-talet – Ammons horn (Cornu Ammonis), är förknippat med den egyptiska guden Amon (i grekisk form – Ammon), som avbildades med baggehorn.

Hippocampus struktur och dess strukturer

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

De avlånga sammankopplade strukturerna i hippocampus (veck av grå substans i archicortex som är vikta in i varandra) är belägna längs hjärnans longitudinella axel, en i var och en av tinningloberna: höger hippocampus och kontralateral vänster hippocampus. [ 1 ]

Hos vuxna varierar storleken på hippocampus – längden från framsidan till baksidan – mellan 40 och 52 mm.

De viktigaste strukturerna är själva hippocampus (Cornu Ammonis) och dentate gyrus (Gyrus dentatus); specialister urskiljer även subikulära cortex, vilket är ett område av grå substans i hjärnbarken som omger hippocampus. [ 2 ]

Ammons horn bildar en båge, vars rostrala (främre) del är förstorad och definieras som hippocampus huvud, som böjer sig bakåt och nedåt och bildar på den mediala sidan av den temporala loben hippocampuskroken eller uncus (från latin uncus - krok) - (Uncus hippocampi). Anatomiskt sett är det den främre änden av den parahippocampala gyrusen (Gyrus parahippocampi), som är krökt runt själva hippocampus och sticker ut i golvet av det temporala (nedre) hornet i den laterala ventrikeln.

Även i den rostrala delen finns förtjockningar i form av tre eller fyra separata utsprång av de kortikala konvolutionerna, vilka kallas hippocampusfingrarna (Digitationes hippocampi).

Den mellersta delen av strukturen definieras som kroppen, och den del som kallas alveus är golvet i hjärnans laterala ventrikel (temporalhornet) och är nästan helt täckt av choroidplexus, som är en kombination av pia mater och ependyma (vävnad som bekläder ventriklarnas hålighet). Fibrerna i alveus vita substans samlas i förtjockade buntar i form av en frans eller fimbria (Fimbria hippocampi), varefter dessa fibrer passerar in i hjärnans fornix.

Nedanför hippocampus finns dess huvudsakliga utlopp, den övre platta delen av parahippocampusgyrus, kallad subikulum. Denna struktur är åtskild av en grund, rudimentär fissur eller fåra i hippocampus (Sulcus hippocampalis), som är en fortsättning på fåran i corpus callosum (Sulcus corporis callosi) och löper mellan parahippocampus och dentate gyri. [ 3 ]

Hippocampus dentate gyrus, även kallad parahippocampus, är ett treskiktat konkavt spår separerat från fibrillen och subikulumet av andra spår.

Man bör också komma ihåg att hippocampus och de intilliggande dentat- och parahippocampala gyri, subikulum och entorhinal cortex (en del av temporallobens cortex) bildar hippocampusformationen - i form av en utbuktning längst ner på den laterala ventrikelns temporala horn.

I denna zon – i de mediala ytorna av båda hjärnhalvorna (Hemispherium cerebralis) – är en uppsättning hjärnstrukturer lokaliserade som ingår i hjärnans limbiska system. Det limbiska systemet och hippocampus, som en av dess strukturer (tillsammans med amygdala, hypotalamus, basala ganglierna, gyrus cingulum etc.), är sammankopplade inte bara anatomiskt utan även funktionellt. [ 4 ]

Hippocampus försörjs med blod från de kärl som försörjer hjärnans temporallober, det vill säga från grenarna av arteria cerebri media. Dessutom kommer blod in i hippocampus genom grenarna av arteria cerebri posterior och arteria choroidalis främre. Och blodet flöder ut genom temporalvenerna - den främre och bakre.

Neuroner och neurotransmittorer i hippocampus

Hippocampus heterogena cortex – allocortex – är tunnare än hjärnbarken och består av ett ytligt molekylärt lager (Stratum molecular), ett mellanlager Stratum pyralidae (bestående av pyramidala celler) och ett djupt lager av polymorfa celler.

Beroende på cellstrukturens egenskaper är Ammons horn uppdelat i fyra olika områden eller fält (de så kallade Sommer-sektorerna): CA1, CA2, CA3 (själva hippocampusområdet, täckt av dentate gyrus) och CA4 (i själva dentate gyrus).

Tillsammans bildar de en neural trisynaptisk krets (eller krets), där funktionerna för att överföra nervimpulser utförs av hippocampusneuroner, i synnerhet: exciterande pyramidala neuroner i CA1-, CA3- och subikulumfälten, karakteristiska för strukturerna i hjärnans främre delar. Glutamaterga pyramidala neuroner, som har dendriter (afferenta processer) och axoner (efferenta processer), är den huvudsakliga typen av celler i hippocampus nervvävnad.

Dessutom finns stellatneuroner och granulaceller koncentrerade i granulacellskiktet i gyrus dentatus; GABAerga interneuroner - multipolära interkalära (associations-)neuroner i CA2-fältet och parahippocampus; korgneuroner (hämmande) i CA3-fältet, såväl som de nyligen identifierade intermediära OLM-interneuronerna i CA1-regionen. [ 5 ]

Kemiska budbärare som frigörs från de sekretoriska vesiklarna i hippocampus huvudceller in i den synaptiska klyftan för att överföra nervimpulser till målceller – neurotransmittorer eller neuromediatorer i hippocampus (och hela det limbiska systemet) – delas in i exciterande och hämmande. De förra inkluderar glutamat (glutaminsyra), noradrenalin (norepinefrin), acetylkolin och dopamin, de senare – GABA (gamma-aminosmörsyra) och serotonin. Beroende på vilka neurotransmittorer som verkar på de transmembrana nikotiniska (ionotropa) och muskariniska (metabotropa) receptorerna i hippocampus neurala kretsar, exciteras eller undertrycks aktiviteten hos dess neuroner. [ 6 ]

Funktioner

Vad ansvarar hjärnans hippocampus för, och vilka funktioner utför den i det centrala nervsystemet? Denna struktur är kopplad till hela hjärnbarken via indirekta afferenta banor som passerar genom entorhinala cortex och subikulum och är involverad i bearbetningen av kognitiv och emotionell information. Hittills är det mest kända sättet hur hippocampus och minne är sammankopplade, och forskare undersöker också hur hippocampus och känslor är sammankopplade.

Neuroforskare som studerar hippocampus funktioner har topografiskt delat in den i den bakre eller dorsala delen och den främre eller ventrala delen. Den bakre delen av hippocampus ansvarar för minne och kognitiva funktioner, och den främre delen ansvarar för manifestationen av känslor. [ 7 ]

Man tror att information skickas från flera källor via kommissurala nervfibrer (kommissurer) i temporallobsbarken till hippocampus, som den kodar för och integrerar. Från korttidsminnet [ 8 ] bildar den långtidsdeklarativt minne (om händelser och fakta) på grund av långtidspotentiering, det vill säga en speciell form av neural plasticitet - en ökning av neuronal aktivitet och synaptisk styrka. Återhämtningen av information om det förflutna (minnen) regleras också av hippocampus. [ 9 ]

Dessutom deltar hippocampusstrukturerna i konsolideringen av det rumsliga minnet och medierar rumslig orientering. Denna process består av 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 – de registrerar information om den miljö där vissa händelser inträffade. [ 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 – hippocampusformationen. [ 11 ]

Och i detta avseende är det nödvändigt att förklara vad hippocampuscirkeln är. Detta är inte en anatomisk struktur i hjärnan, utan den så kallade mediala limbiska kedjan eller Papez emotionella cirkel. Med tanke på att hypotalamus är källan till mänskligt emotionellt uttryck, lade den amerikanske neuroanatomen James Wenceslas Papez på 1930-talet fram sitt koncept om vägen för bildning och kortikal kontroll av känslor och minne. Förutom hippocampus inkluderade denna cirkel mammillarkropparna vid hypotalamus bas, den främre kärnan i thalamus, gyrus cingulate, temporallobens cortex som omger hippocampus och några andra strukturer. [ 12 ]

Ytterligare studier har klargjort hippocampus funktionella kopplingar. I synnerhet har amygdalan (Corpus amygdaloideum), som är belägen i tinningloben (framför hippocampus), erkänts som hjärnans emotionella centrum som ansvarar för den emotionella utvärderingen av händelser, bildandet av känslor och att fatta emotionella beslut. Som en del av det limbiska systemet agerar hippocampus och amygdala/amygdala tillsammans i stressiga situationer och när en känsla av rädsla uppstår. Parahippocampus gyrus är också involverad i negativa emotionella reaktioner, och konsolideringen av känslomässigt uttryckta (skrämmande) minnen sker i amygdalas laterala kärnor. [ 13 ]

Hypotalamus och hippocampus, belägna i mitthjärnan, har ett flertal synaptiska kopplingar, vilket avgör deras deltagande i stressreaktioner . Således styr den främre delen av hippocampus, som ger negativ feedback, stressreaktioner i den funktionella neuroendokrina axeln hypotalamus-hypofys-binjurebark. [ 14 ]

I sökandet efter ett svar på frågan om hur hippocampus och synen är kopplade har neuropsykologiska studier fastställt att parahippocampus gyrus och perirhinal cortex (en del av cortex i den mediala temporalloben) är involverade i visuell igenkänning av komplexa objekt och memorering av objekt.

Och vilka kopplingar hippocampus och lukthjärnan (Rhinencephalon) har är känt exakt. För det första tar hippocampus emot information från luktbulben (Bulbus olfactorius) – genom amygdalan. För det andra är hippocampus krok (uncus) hjärnbarkens luktcentrum och kan hänföras till rhinencephalon. För det tredje inkluderar det kortikala området som ansvarar för luktsinne även parahippocampus gyrus, som lagrar information om lukter. [ 15 ] Läs mer – Luktsinne

Hippocampussjukdomar och deras symtom

Experter anser att hippocampus är en ganska sårbar hjärnstruktur; skador på den (inklusive traumatiska hjärnskador) och associerade sjukdomar kan orsaka olika symtom – neurologiska och psykiska.

Moderna neuroavbildningsmetoder hjälper till att identifiera morfometriska förändringar i hippocampus (dess volym), som uppstår vid hypoxisk skada och vissa hjärnsjukdomar, såväl som vid dess reduktionsdeformationer.

Ett viktigt kliniskt tecken anses vara hippocampusasymmetri, eftersom vänster och höger hippocampus förmodligen påverkas olika med åldrandet. Enligt vissa studier spelar vänster hippocampus en viktig roll i episodiskt verbalt minne (talåtergivning av minnen), och höger hippocampus spelar en viktig roll i konsolideringen av det spatialminnet. Enligt mätningar är skillnaden i volym hos personer över 60 år 16–18 %; med åldern ökar den, och hos män, jämfört med kvinnor, är asymmetrin mer uttalad. [ 16 ]

En liten krympning av hippocampus som sker med åldern anses normal: atrofiska processer i den mediala temporalloben och entorhinala cortex börjar inträffa närmare sjuttioårsåldern. Men en betydande minskning av storleken på hjärnans "sjöhäst" ökar risken för att utveckla demens, vars tidiga symtom manifesteras av korta episoder av minnesförlust och desorientering. Läs mer i artikeln - Symtom på demens

Reduktionen av hippocampus är mycket mer uttalad vid Alzheimers sjukdom. Det är dock fortfarande oklart om detta är ett resultat av denna neurodegenerativa sjukdom eller fungerar som en förutsättning för dess utveckling. [ 17 ]

Enligt forskning har patienter med generaliserad depressiv sjukdom och posttraumatiskt stressyndrom en bilateral och unilateral minskning av hippocampusvolymen med 10–20 %. Långvarig depression åtföljs också av en minskning eller störning av neurogenesen i hippocampus. [ 18 ] Enligt neurofysiologer sker detta på grund av ökade nivåer av kortisol. Detta hormon produceras och frisätts intensivt av binjurebarken som svar på fysisk eller emotionell stress, och dess överskott påverkar negativt de pyramidala neuronerna i hippocampus, vilket försämrar långtidsminnet. Det är på grund av höga nivåer av kortisol som hippocampus minskar hos patienter med Itsenko-Cushings sjukdom. [ 19 ], [ 20 ]

• Läs även – Symtom på stress

En minskning av antalet eller förändringen av hippocampusnervceller kan också vara associerad med inflammatoriska processer (neuroinflammation) i hjärnans temporallob (till exempel vid bakteriell hjärnhinneinflammation, vid encefalit orsakad av herpes simplexvirus typ I eller II) och långvarig aktivering av mikroglia, vars immunceller (makrofager) frisätter proinflammatoriska cytokiner, proteinaser och andra potentiellt cytotoxiska molekyler.

Volymen av denna hjärnstruktur kan minska hos patienter med hjärngliom , eftersom tumörceller producerar neurotransmittorn glutamat i det extracellulära utrymmet, vars överskott leder till att hippocampusneuroner dör.

Dessutom har ett antal studier med MR-volymmetri av hippocampus registrerat dess minskning av traumatisk hjärnskada, epilepsi, mild kognitiv funktionsnedsättning, Parkinsons och Huntingtons sjukdom, schizofreni, Downs och Turners syndrom. [ 21 ]

Otillräcklig näring av nervvävnaden – hippocampushypotrofi – kan ha en ischemisk etiologi efter stroke; vid drogberoende, särskilt opioidberoende, observeras hypotrofi på grund av störningar i dopaminmetabolismen av psykoaktiva substanser.

Störningar orsakade av brist på vissa element påverkar trofismen i nervvävnaden i hela hippocampusformationen, vilket negativt påverkar det centrala nervsystemets funktion. Således är vitamin B1 eller tiamin och hippocampus sammankopplade genom att vid kronisk brist på detta vitamin störs processerna för bildandet av korttidsminne. Det visade sig att vid brist på tiamin (vars risk är ökad hos alkoholister) i gyrus dentatus och hippocampusfälten CA1 och CA3 kan antalet pyramidala neuroner och tätheten av deras afferenta processer minska, vilket är anledningen till att det finns fel i överföringen av nervimpulser. [ 22 ], [ 23 ] Långvarig tiaminbrist kan orsaka Korsakovs syndrom.

Progressiv minskning av nervvävnadens volym med förlust av neuroner – hippocampusatrofi – förekommer vid nästan samma sjukdomar, inklusive Alzheimers och Itsenko-Cushings sjukdom. Riskfaktorer för dess utveckling anses vara hjärt-kärlsjukdomar, depression och stresstillstånd, epileptisk status, diabetes mellitus, arteriell hypertoni, [ 24 ] fetma. Och symtom inkluderar minnesförlust (vid Alzheimers sjukdom – upp till anterograd amnesi ), [ 25 ], [ 26 ] svårigheter att utföra bekanta processer, rumslig definition och verbal uttrycksförmåga. [ 27 ]

Vid störningar i den strukturella organisationen av celler i Ammons hornfält och subikulumområdet och förlust av vissa pyramidala neuroner (atrofi) - med expansion av interstitiet och proliferation av gliaceller (glios) - identifieras hippocampusskleros - mesial skleros i hippocampus, mesial temporal eller mesial temporal skleros. Skleros observeras hos patienter med demens (orsakar förlust av episodiskt och långtidsminne) och leder också till temporal epilepsi. [ 28 ] Ibland definieras det som limbisk temporal eller hippocampal, det vill säga epilepsi i hippocampus. Dess utveckling är förknippad med förlust av hämmande (GABAerga) interneuroner (vilket minskar förmågan att filtrera afferenta signaler från entorhinalbarken och leder till hyperexcitabilitet), störningar i neurogenesen och proliferation av axoner i de granulära cellerna i dentate villin. Ytterligare information i artikeln - Epilepsi och epileptiska anfall - Symtom

Som klinisk praxis visar, förekommer hippocampustumörer sällan i denna hjärnstruktur, och i de flesta fall är det ett gangliogliom eller en dysembryoplastisk neuroepitelial tumör - en långsamt växande godartad glioneuronal tumör som huvudsakligen består av gliaceller. Oftast förekommer det i barndomen och ung ålder; de viktigaste symtomen är huvudvärk och svårbehandlade kroniska anfall.

Medfödda avvikelser i hippocampus

Vid sådana missbildningar av hjärnbarken som fokal kortikal dysplasi, hemimegalencefali (ensidig förstoring av hjärnbarken), schizencefali (förekomst av onormala kortikala klyftor), polymikrogyri (minskning av konvolutioner), såväl som periventrikulär nodulär heterotopi åtföljd av kramper och visuell-rumsliga störningar, noteras en minskning av hippocampus.

Onormal förstoring av amygdala och hippocampus har upptäckts av forskare vid tidigt infantilt autismsyndrom. Bilateral förstoring av hippocampus observeras hos barn med hjärnans lissencefali, onormal förtjockning av konvolutionerna (pachygyri) eller med subkortikal laminär heterotopi - en fördubbling av hjärnbarken, vars manifestation är epileptiska anfall. Mer information finns i materialet:

• Utvecklingsdefekter i hjärnan
• Hjärndysgenes

I samband med underutveckling av hjärnan observeras hypoplasi av hippocampus och ofta av corpus callosum hos nyfödda med svår encefalopati med en mutation i WWOX-genen, som kodar för enzymet oxidoreduktas. Denna medfödda anomali, som leder till tidig död, kännetecknas av avsaknaden av spontana rörelser hos spädbarnet och avsaknaden av respons på visuella stimuli, samt kramper (som uppträder flera veckor efter födseln).

Hippocampusinversion – en förändring i dess anatomiska position och form – representerar också en defekt i den intrauterina utvecklingen av själva hippocampus (Cornu Ammonis), vars bildning från vecken i archicortex grå substans är avslutad vid den 25:e graviditetsveckan.

Ofullständig hippocampusinversion, även känd som hippocampusmalrotation eller hippocampusinversion med malrotation, är bildandet av en sfärisk eller pyramidal hippocampus, som oftast observeras i vänster temporallob – med en minskning i storlek. Morfologiska förändringar i de intilliggande sulci kan observeras. Anomalin detekteras hos patienter med och utan kramper, med och utan andra intrakraniella defekter.

En hippocampuscysta är också en medfödd anomali – ett litet hålrum fyllt med cerebrospinalvätska (ett vidgat perivaskulärt utrymme begränsat av en tunn vägg) med rund form. Resterande hippocampuscystor, synonymt – kvarvarande sulcuscystor (Sulcus hippocampalis), bildas under ofullständig involution av hippocampus embryonala klyfta under intrauterin utveckling. Den karakteristiska lokaliseringen av cystor är på sidan upptill på hippocampus sulcus, mellan Cornu Ammonis och Gyrus dentatus. De manifesterar sig inte på något sätt och upptäcks oftast av misstag under rutinmässiga MR-undersökningar av hjärnan. Enligt vissa uppgifter upptäcks de hos nästan 25 % av vuxna.

Hippocampus och coronaviruset

Sedan covid-19 började spridas har läkare noterat glömska, ångest och depression hos många tillfrisknade patienter, och hör ofta klagomål om "hjärndimma" och ökad irritabilitet.

Coronaviruset som orsakar covid-19 är känt för att komma in i celler genom receptorer i luktbulben (Bulbus olfactorius), vilket manifesterar sig som ett symptom som kallas anosmi eller luktsinnesförlust.

Luktbulben är kopplad till hippocampus, och enligt forskare i neurodegenerativa sjukdomar vid Alzheimersföreningen är skador på den orsaken till den kognitiva försämringen som ses hos covid-19-patienter, särskilt problem med korttidsminnet.

Det kom nyligen ett tillkännagivande om att en storskalig studie av coronavirusets effekter på hjärnan och orsakerna till kognitiv nedgång snart kommer att påbörjas, med forskare från nästan fyra dussin länder – under teknisk ledning och samordning av WHO.

Läs också: Coronaviruset finns kvar i hjärnan även efter tillfrisknande

Diagnos av hippocampussjukdomar

De viktigaste metoderna för att diagnostisera sjukdomar i samband med vissa skador på hippocampus strukturer inkluderar undersökning av den neuropsykiska sfären, magnetisk resonanstomografi och datortomografi av hjärnan.

Läkare föredrar att visualisera hippocampus med MR: med vanliga T1-viktade sagittala, koronala, diffusionsviktade axiella bilder, T2-viktade axiella bilder av hela hjärnan och T2-viktade koronala bilder av temporalloberna. För att upptäcka patologiska förändringar i själva hippocampus, den dentata eller parahippocampala gyrus, används MR vid 3T; MR med ett högre fält kan också krävas. [ 29 ]

Utförs även: Doppler-ultraljud av hjärnkärlen, EEG – hjärnencefalografi.

Detaljer i publikationerna:

• Epilepsi - Diagnos
• Depressiv sjukdom - Diagnos

Behandling av hippocampussjukdomar

Medfödda hippocampusavvikelser i samband med underutveckling och minskade deformationer av hjärnan kan inte botas: barn är dömda till funktionsnedsättning på grund av kognitiv nedsättning av varierande svårighetsgrad och associerade beteendestörningar.

Hur man behandlar några av de sjukdomar som anges ovan, läs i publikationerna:

• Epilepsi - Behandling
• Alzheimers demens - Behandling
• Nya behandlingar för Alzheimers sjukdom
• Behandling av depression
• Vitaminer för hjärnan

I fall där antikonvulsiva medel, det vill säga antiepileptiska läkemedel, inte klarar av attackerna vid mesial temporallobsepilepsi, [ 30 ] tillgriper man den sista utvägen – kirurgisk behandling.

Operationerna inkluderar: hippocampektomi – avlägsnande av hippocampus; begränsad eller utökad epileptogen zonektomi (resektion eller excision av drabbade strukturer); temporallobektomi med bevarande av hippocampus; selektiv resektion av hippocampus och amygdala (amygdalohippocampektomi). [ 31 ]

Enligt utländsk klinisk statistik upphör epileptiska anfall hos patienter i 50-53% av fallen efter operationen; 25-30% av de opererade har anfall 3-4 gånger om året.

Hur tränar man hippocampus?

Eftersom hippocampus (dess dentate gyrus) är en av få hjärnstrukturer där neurogenes eller neural regenerering (bildningen av nya neuroner) sker, kan processen med minnesförsämring (förutsatt att den underliggande sjukdomen behandlas) påverkas positivt av träning.

Aerob träning och all måttlig fysisk aktivitet (särskilt i ålderdom) har visat sig främja neuronal överlevnad och stimulera bildandet av nya hippocampala nervceller. För övrigt minskar träning stress och förbättrar depression. [ 32 ], [ 33 ]

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

Hur kan man öka hippocampus, eftersom den blir mindre i ålderdomen? En metod som bevisats av forskare är fysisk träning, tack vare vilken hippocampus blodflöde ökar och bildandet av nya celler i nervvävnaden är mer aktivt.

Hur återställer man hippocampus efter stress? Gör mindfulnessmeditation, vilket är en mental träningsmetod som syftar till att bromsa rusande tankar, frigöra negativitet och uppnå lugn för kropp och själ. Som resultaten av en studie från ett av de östasiatiska universiteten har visat, hjälper meditation till att minska nivån av kortisol i blodet.