Hippocampus

Hvis den antikke græske mytologi kaldte Hippocampus for fiskenes herre og repræsenterede den i form af et havmonster - en hest med en fiskehale, så fik hjernens hippocampus, som er dens vigtige struktur, dette navn på grund af ligheden mellem dens form i aksialplanet med en usædvanlig nåleformet fisk af slægten Hippocampus - en søhest.

Forresten er det andet navn på den buede indre struktur af hjernens temporallap, givet til den af anatomer i midten af det 18. århundrede – Ammons horn (Cornu Ammonis), forbundet med den egyptiske gud Amon (i græsk form – Ammon), som blev afbildet med vædderhorn.

Hippocampus' struktur og dens strukturer

Hippocampus er en kompleks struktur dybt inde i hjernens temporallap, mellem dens mediale side og det nedre horn i den laterale ventrikel, der danner en af dens vægge.

De aflange, sammenkoblede strukturer i hippocampus (folder af grå substans i archicortex, der er foldet ind i hinanden) er placeret langs hjernens længdeakse, en i hver af tindingelapperne: den højre hippocampus og den kontralaterale venstre hippocampus. [ 1 ]

Hos voksne varierer størrelsen af hippocampus – længden fra forsiden til bagsiden – mellem 40 og 52 mm.

Hovedstrukturerne er selve hippocampus (Cornu Ammonis) og den dentate gyrus (Gyrus dentatus); specialister skelner også mellem den subikulære cortex, som er et område af grå substans i hjernebarken, der omgiver hippocampus. [ 2 ]

Ammons horn danner en bue, hvis rostrale (anteriore) del er forstørret og defineres som hippocampus' hoved, der krummer sig bagud og nedad og danner hippocampus' krog eller uncus (fra latin uncus - krog) - (Uncus hippocampi) på den mediale side af temporallappen. Anatomisk set er det den forreste ende af den parahippocampale gyrus (Gyrus parahippocampi), som er krummet omkring selve hippocampus og stikker ud i bunden af det temporale (nedre) horn i den laterale ventrikel.

Også i den rostrale del er der fortykkelser i form af tre eller fire separate fremspring af de kortikale foldninger, som kaldes hippocampusfingrene (Digitationes hippocampi).

Den midterste del af strukturen defineres som kroppen, og den del af den, der kaldes alveus, er gulvet i hjernens laterale ventrikel (tindingehornet) og er næsten fuldstændigt dækket af choroid plexus, som er en kombination af pia mater og ependyma (væv, der beklæder ventriklernes hulrum). Fibrene i alveus' hvide substans er samlet i fortykkede bundter i form af en frynse eller fimbria (Fimbria hippocampi), hvorefter disse fibre passerer ind i hjernens fornix.

Under hippocampus findes dens primære udløb, den øvre, flade del af den parahippocampale gyrus, kaldet subiculum. Denne struktur er adskilt af en lav, rudimentær fissur eller rille i hippocampus (Sulcus hippocampalis), som er en fortsættelse af rillen i corpus callosum (Sulcus corporis callosi) og løber mellem den parahippocampale og dentate gyri. [ 3 ]

Hippocampus' dentate gyrus, også kaldet parahippocampus, er en trelags konkav rille adskilt fra fibrillen og subikulumet af andre riller.

Det skal også tages i betragtning, at hippocampus og de tilstødende dentate og parahippocampale gyri, subiculum og entorhinal cortex (en del af cortexen i temporallappen) danner hippocampusformationen - i form af en bule i bunden af den temporale horn i den laterale ventrikel.

I denne zone – i de mediale overflader af begge hjernehalvdele (Hemispherium cerebralis) – er et sæt hjernestrukturer, der er en del af hjernens limbiske system, lokaliseret. Det limbiske system og hippocampus, som en af dets strukturer (sammen med amygdala, hypothalamus, basalganglierne, cingulære gyrus osv.), er forbundet ikke kun anatomisk, men også funktionelt. [ 4 ]

Hippocampus forsynes med blod fra de kar, der forsyner hjernens temporallapper, det vil sige fra grenene af arteria cerebri media. Derudover kommer blod ind i hippocampus gennem grenene af arteria cerebri posterior og arteria choroidalis anterior. Og blodet strømmer ud gennem temporalvenerne - den anterior og posterior.

Neuroner og neurotransmittere i hippocampus

Hippocampus' heterogene cortex - allocortex - er tyndere end hjernebarken og består af et overfladisk molekylært lag (Stratum molecular), et mellemlag Stratum pyralidae (bestående af pyramideformede celler) og et dybt lag af polymorfe celler.

Afhængigt af cellestrukturens træk er Ammons horn opdelt i fire forskellige områder eller felter (de såkaldte Sommer-sektorer): CA1, CA2, CA3 (selve hippocampus-området, dækket af gyrus dentatus) og CA4 (selve gyrus dentatus).

Sammen danner de et neuralt trisynaptisk kredsløb (eller kredsløb), hvor funktionerne med at transmittere nerveimpulser udføres af hippocampale neuroner, især: excitatoriske pyramideformede neuroner i CA1-, CA3- og subikulumfelterne, der er karakteristiske for strukturerne i hjernens forreste dele. Glutamaterge pyramideformede neuroner, som har dendritter (afferente processer) og axoner (efferente processer), er den vigtigste celletype i hippocampus' nervevæv.

Derudover er der stellatneuroner og granulaceller koncentreret i granulacellelaget i gyrus dentatus; GABAerge interneuroner - multipolære interkalære (associations-)neuroner i CA2-feltet og parahippocampus; kurvneuroner (inhiberende) i CA3-feltet, såvel som de nyligt identificerede intermediære OLM-interneuroner i CA1-regionen. [ 5 ]

Kemiske budbringere, der frigives fra de sekretoriske vesikler i hippocampus' hovedceller ind i den synaptiske kløft for at transmittere nerveimpulser til målceller – neurotransmittere eller neuromediatorer i hippocampus (og hele det limbiske system) – er opdelt i exciterende og hæmmende. Førstnævnte omfatter glutamat (glutaminsyre), noradrenalin (norepinephrin), acetylcholin og dopamin, sidstnævnte – GABA (gamma-aminosmørsyre) og serotonin. Afhængigt af hvilke neurotransmittere der virker på de transmembrane nikotiniske (ionotrope) og muskariniske (metabotrope) receptorer i hippocampus' neurale kredsløb, exciteres eller undertrykkes aktiviteten af dens neuroner. [ 6 ]

Funktioner

Hvad er hjernens hippocampus ansvarlig for, og hvilke funktioner udfører den i centralnervesystemet? Denne struktur er forbundet med hele hjernebarken via indirekte afferente baner, der passerer gennem entorhinal cortex og subiculum, og er involveret i bearbejdningen af kognitiv og følelsesmæssig information. Den mest kendte struktur til dato er, hvordan hippocampus og hukommelse er forbundet, og forskere er også ved at finde ud af, hvordan hippocampus og følelser er forbundet.

Neuroforskere, der studerer hippocampus' funktioner, har topografisk opdelt den i den posteriore eller dorsale del og den anteriore eller ventrale del. Den posteriore del af hippocampus er ansvarlig for hukommelse og kognitive funktioner, og den anteriore del er ansvarlig for manifestationen af følelser. [ 7 ]

Det menes, at information sendes fra flere kilder via kommissurale nervefibre (kommissurer) i temporallappens cortex til hippocampus, som den koder for og integrerer. Fra korttidshukommelsen [ 8 ] danner den langtidsdeklarativ hukommelse (om begivenheder og fakta) på grund af langtidspotentiering, det vil sige en særlig form for neural plasticitet - en stigning i neuronal aktivitet og synaptisk styrke. Hentning af information om fortiden (minder) reguleres også af hippocampus. [ 9 ]

Derudover deltager hippocampusstrukturerne i konsolideringen af den rumlige hukommelse og medierer rumlig orientering. Denne proces består af kognitiv kortlægning af rumlig information, og som et resultat af dens integration i hippocampus dannes mentale repræsentationer af objekters placering. Og til dette formål findes der endda en særlig type pyramideformede neuroner - stedceller. Formentlig spiller de også en vigtig rolle i episodisk hukommelse - de registrerer information om det miljø, hvor bestemte begivenheder fandt sted. [ 10 ]

Hvad angår følelser, er den vigtigste af de cerebrale strukturer, der er direkte relateret til dem, det limbiske system og dets integrerende del – hippocampusformationen. [ 11 ]

Og i denne henseende er det nødvendigt at forklare, hvad den hippocampale cirkel er. Dette er ikke en anatomisk struktur i hjernen, men den såkaldte mediale limbiske kæde eller Papez' følelsesmæssige cirkel. Idet den amerikanske neuroanatom James Wenceslas Papez betragtede hypothalamus som kilden til menneskelig følelsesmæssig udtryk, fremsatte han i 1930'erne sit koncept om dannelsesvejen og den kortikale kontrol af følelser og hukommelse. Ud over hippocampus omfattede denne cirkel mammillarlegemerne i hypothalamus' base, thalamus' forreste kerne, gyrus cingulate, temporallappens cortex, der omgiver hippocampus, og nogle andre strukturer. [ 12 ]

Yderligere undersøgelser har klarlagt hippocampus' funktionelle forbindelser. Især amygdala (Corpus amygdaloideum), som er placeret i temporallappen (foran hippocampus), er blevet anerkendt som hjernens følelsesmæssige center, der er ansvarlig for den følelsesmæssige evaluering af begivenheder, dannelsen af følelser og træffende følelsesmæssige beslutninger. Som en del af det limbiske system agerer hippocampus og amygdala/amygdala sammen i stressende situationer og når en følelse af frygt opstår. Den parahippocampale gyrus er også involveret i negative følelsesmæssige reaktioner, og konsolideringen af følelsesmæssigt udtrykte (skræmmende) minder sker i amygdalas laterale kerner. [ 13 ]

Hypothalamus og hippocampus, der er placeret i mellemhjernen, har adskillige synaptiske forbindelser, som bestemmer deres deltagelse i reaktionen på stress. Således styrer den forreste del af hippocampus, der giver negativ feedback, stressreaktioner i den funktionelle neuroendokrine akse hypothalamus-hypofyse-binyrebark. [ 14 ]

I jagten på et svar på spørgsmålet om, hvordan hippocampus og syn er forbundet, har neuropsykologiske studier fastslået involveringen af den parahippocampale gyrus og den perirhinale cortex (en del af cortexen i den mediale temporallap) i visuel genkendelse af komplekse objekter og memorering af objekter.

Og hvilke forbindelser hippocampus og den olfaktoriske hjerne (Rhinencephalon) har, vides præcist. For det første modtager hippocampus information fra lugtekolben (Bulbus olfactorius) – gennem amygdala. For det andet er hippocampus' krog (uncus) hjernebarkens olfaktoriske center og kan tilskrives rhinencephalon. For det tredje omfatter det kortikale område, der er ansvarligt for olfaktion, også den parahippocampale gyrus, som lagrer information om lugte. [ 15 ] Læs mere – Olfaktion

Hippocampussygdomme og deres symptomer

Eksperter anser hippocampus for at være en ret sårbar hjernestruktur; skader på den (herunder traumatiske hjerneskader) og tilhørende sygdomme kan forårsage forskellige symptomer – neurologiske og mentale.

Moderne neuroimaging-metoder hjælper med at identificere morfometriske ændringer i hippocampus (dens volumen), som forekommer med hypoxisk skade og visse sygdomme i hjernen, såvel som med dens reduktionsdeformationer.

Et vigtigt klinisk tegn anses for at være hippocampus asymmetri, da venstre og højre hippocampus formodentlig påvirkes forskelligt med alderen. Ifølge nogle undersøgelser spiller venstre hippocampus en vigtig rolle i episodisk verbal hukommelse (talegengivelse af erindringer), og højre hippocampus spiller en vigtig rolle i konsolideringen af den rumlige hukommelse. Ifølge målinger er forskellen i deres volumen hos personer over 60 år 16-18%; med alderen øges den, og hos mænd er asymmetrien mere udtalt sammenlignet med kvinder. [ 16 ]

En let krympning af hippocampus, der opstår med alderen, betragtes som normal: atrofiske processer i den mediale temporallap og entorhinal cortex begynder at forekomme tættere på halvfjerdsårsalderen. Men en betydelig reduktion i størrelsen af hjernens "søhest" øger risikoen for at udvikle demens, hvis tidlige symptomer manifesterer sig ved korte episoder med hukommelsestab og desorientering. Læs mere i artiklen - Symptomer på demens

Reduktionen af hippocampus er meget mere udtalt ved Alzheimers sygdom. Det er dog stadig uklart, om dette er et resultat af denne neurodegenerative sygdom eller tjener som en forudsætning for dens udvikling. [ 17 ]

Ifølge forskning oplever patienter med generaliseret depressiv lidelse og posttraumatisk stresslidelse en bilateral og unilateral reduktion i hippocampusvolumen på 10-20%. Langvarig depression ledsages også af et fald eller en forstyrrelse af neurogenesen i hippocampus. [ 18 ] Ifølge neurofysiologer sker dette på grund af øgede niveauer af kortisol. Dette hormon produceres og frigives intensivt af binyrebarken som reaktion på fysisk eller følelsesmæssig stress, og dets overskud påvirker de pyramideformede neuroner i hippocampus negativt, hvilket forringer langtidshukommelsen. Det er på grund af høje niveauer af kortisol, at hippocampus falder hos patienter med Itsenko-Cushings sygdom. [ 19 ], [ 20 ]

• Læs også – Symptomer på stress

En reduktion i antallet eller ændring af hippocampale nerveceller kan også være forbundet med inflammatoriske processer (neuroinflammation) i hjernens temporallap (for eksempel ved bakteriel meningitis, ved encephalitis forårsaget af herpes simplex-virus type I eller II) og langvarig aktivering af mikroglia, hvis immunceller (makrofager) frigiver proinflammatoriske cytokiner, proteinaser og andre potentielt cytotoksiske molekyler.

Volumenet af denne cerebrale struktur kan falde hos patienter med hjernegliomer , da tumorceller producerer neurotransmitteren glutamat i det ekstracellulære rum, hvis overskud fører til døden af hippocampale neuroner.

Derudover har en række studier med MR-volumemåling af hippocampus registreret dens reduktion i traumatisk hjerneskade, epilepsi, mild kognitiv svækkelse, Parkinsons og Huntingtons sygdomme, skizofreni, Downs og Turners syndromer. [ 21 ]

Utilstrækkelig ernæring af nervevævet – hippocampushypotrofi – kan have en iskæmisk ætiologi efter slagtilfælde; ved stofmisbrug, især opioidafhængighed, observeres hypotrofi på grund af forstyrrelser i dopaminmetabolismen af psykoaktive stoffer.

Lidelser forårsaget af mangel på visse elementer påvirker trofismen i nervevævet i hele hippocampusformationen, hvilket påvirker centralnervesystemets funktion negativt. Således er vitamin B1 eller thiamin og hippocampus forbundet ved, at i tilfælde af kronisk mangel på dette vitamin forstyrres processerne for dannelse af korttidshukommelse. Det viste sig, at med en mangel på thiamin (hvis risiko er øget hos alkoholikere) i gyrus dentatus og hippocampusfelterne CA1 og CA3 kan antallet af pyramideformede neuroner og tætheden af deres afferente processer falde, hvilket er grunden til, at der er svigt i transmissionen af nerveimpulser. [ 22 ], [ 23 ] Langvarig thiaminmangel kan forårsage Korsakovs syndrom.

Progressivt fald i volumen af nervevæv med tab af neuroner – hippocampusatrofi – forekommer ved næsten de samme sygdomme, herunder Alzheimers og Itsenko-Cushings sygdomme. Risikofaktorer for dens udvikling anses for at være hjerte-kar-sygdomme, depression og stresstilstande, epileptisk status, diabetes mellitus, arteriel hypertension, [ 24 ] fedme. Og symptomer omfatter hukommelsestab (ved Alzheimers sygdom – op til anterograd amnesi ), [ 25 ], [ 26 ] vanskeligheder med at udføre velkendte processer, rumlig definition og verbal udtryksevne. [ 27 ]

I tilfælde af forstyrrelse af den strukturelle organisering af celler i Ammons hornfelter og subikulumområdet og tab af nogle pyramideformede neuroner (atrofi) - med udvidelse af interstitiet og proliferation af gliaceller (gliose) - bestemmes hippocampus-sklerose - mesial hippocampus-sklerose, mesial temporal eller mesial temporal sklerose. Sklerose observeres hos patienter med demens (forårsager tab af episodisk og langtidshukommelse) og fører også til temporal epilepsi. [ 28 ] Nogle gange defineres det som limbisk temporal eller hippocampal, dvs. epilepsi i hippocampus. Dens udvikling er forbundet med tab af hæmmende (GABAerge) interneuroner (hvilket reducerer evnen til at filtrere afferente signaler fra entorhinal cortex og fører til hyperexcitabilitet), forstyrrelse af neurogenese og proliferation af axoner i de granulære celler i dentate villin. Yderligere information i artiklen - Epilepsi og epileptiske anfald - Symptomer

Som klinisk praksis viser, findes hippocampustumorer sjældent i denne hjernestruktur, og i de fleste tilfælde er det et gangliogliom eller en dysembryoplastisk neuroepitelial tumor - en langsomt voksende godartet glioneuronal neoplasme, der hovedsageligt består af gliaceller. Oftest forekommer det i barndommen og ung alder; de vigtigste symptomer er hovedpine og vanskeligt behandlede kroniske anfald.

Medfødte anomalier i hippocampus

Ved sådanne misdannelser af hjernebarken som fokal kortikal dysplasi, hemimegalencephali (ensidig forstørrelse af hjernebarken), schizencephali (tilstedeværelsen af unormale kortikale kløfter), polymikrogyri (reduktion af foldninger) samt periventrikulær nodulær heterotopi ledsaget af anfald og visuelt-rumlige forstyrrelser, bemærkes et fald i hippocampus.

Forskere har fundet unormal forstørrelse af amygdala og hippocampus i forbindelse med tidlig infantil autismesyndrom. Bilateral forstørrelse af hippocampus observeres hos børn med hjernens lissencefali, unormal fortykkelse af folderne (pachygyri) eller med subkortikal laminar heterotopi - en fordobling af hjernebarken, hvis manifestation er epileptiske anfald. Mere information i materialerne:

• Udviklingsdefekter i hjernen
• Hjernedysgenese

I forbindelse med underudvikling af hjernen findes hypoplasi af hippocampus og ofte af corpus callosum hos nyfødte med svær encefalopati med en mutation i WWOX-genet, som koder for enzymet oxidoreduktase. Denne medfødte anomali, der fører til tidlig død, er karakteriseret ved fravær af spontane bevægelser hos spædbarnet og fravær af en reaktion på visuelle stimuli, samt anfald (som opstår flere uger efter fødslen).

Hippocampus inversion – en ændring i dens anatomiske position og form – repræsenterer også en defekt i den intrauterine udvikling af selve hippocampus (Cornu Ammonis), hvis dannelse fra folderne i den grå substans i archicortex er afsluttet i den 25. graviditetsuge.

Ufuldstændig hippocampusinversion, også kendt som hippocampusmalrotation eller hippocampusinversion med malrotation, er dannelsen af en sfærisk eller pyramideformet hippocampus, som oftest observeres i venstre temporallap – med et fald i størrelse. Morfologiske ændringer i de tilstødende sulci kan observeres. Anomalien opdages hos patienter med og uden anfald, med og uden andre intrakranielle defekter.

En hippocampuscyste er også en medfødt anomali – et lille hulrum fyldt med cerebrospinalvæske (et udvidet perivaskulært rum begrænset af en tynd væg) med en rund form. Resterende hippocampuscyster, synonymt – resterende sulcuscyster (Sulcus hippocampalis), dannes under ufuldstændig involution af hippocampus' embryonale kløft under intrauterin udvikling. Den karakteristiske lokalisering af cyster er på siden øverst på hippocampus sulcus, mellem Cornu Ammonis og Gyrus dentatus. De manifesterer sig ikke på nogen måde og opdages oftest tilfældigt under rutinemæssige MR-undersøgelser af hjernen. Ifølge nogle data opdages de hos næsten 25% af voksne.

Hippocampus og coronavirus

Siden starten af spredningen af covid-19 har læger bemærket glemsomhed, angst og depression hos mange raskmeldte patienter, og de hører ofte klager over "hjernetåge" og øget irritabilitet.

Den coronavirus, der forårsager covid-19, er kendt for at trænge ind i celler gennem receptorer i lugtekolben (Bulbus olfactorius), hvilket manifesterer sig som et symptom kendt som anosmi eller tab af lugtesans.

Lugtepæren er forbundet med hippocampus, og ifølge forskere i neurodegenerative sygdomme ved Alzheimersforeningen er skader på den ansvarlig for den kognitive svækkelse, der ses hos covid-19-patienter, især problemer med korttidshukommelsen.

Der blev for nylig annonceret, at en storstilet undersøgelse af coronavirussens virkninger på hjernen og årsagerne til kognitiv tilbagegang snart vil begynde, med deltagelse af forskere fra næsten fire dusin lande – under teknisk vejledning og koordinering af WHO.

Læs også: Coronavirus hænger i hjernen selv efter bedring

Diagnose af hippocampussygdomme

De vigtigste metoder til diagnosticering af sygdomme forbundet med visse skader på hippocampus' strukturer omfatter undersøgelse af den neuropsykiske sfære, magnetisk resonansbilleddannelse og computertomografi af hjernen.

Læger foretrækker at visualisere hippocampus med MR: med standard T1-vægtede sagittale, koronale, diffusionsvægtede aksiale billeder, T2-vægtede aksiale billeder af hele hjernen og T2-vægtede koronale billeder af temporallapperne. For at detektere patologiske ændringer i felterne i selve hippocampus, den dentate eller parahippocampale gyrus, anvendes MR ved 3T; MR med et højere felt kan også være påkrævet. [ 29 ]

Udføres også: Doppler-ultralyd af hjernekarrene, EEG – encefalografi af hjernen.

Detaljer i publikationerne:

• Epilepsi - Diagnose
• Depressiv lidelse - Diagnose

Behandling af hippocampussygdomme

Medfødte hippocampus-misdannelser forbundet med underudvikling og reduktion af hjernens deformiteter kan ikke helbredes: børn er dømt til handicap på grund af kognitiv svækkelse af varierende sværhedsgrad og tilhørende adfærdsforstyrrelser.

Sådan behandler du nogle af de ovennævnte sygdomme, læs i publikationerne:

• Epilepsi - Behandling
• Alzheimers demens - behandling
• Nye behandlinger for Alzheimers sygdom
• Behandling af depression
• Vitaminer til hjernen

I tilfælde hvor antikonvulsiva, det vil sige antiepileptika, ikke kan håndtere anfaldene ved mesial temporallapsepilepsi, [ 30 ] tyr de til den sidste udvej - kirurgisk behandling.

Operationerne omfatter: hippocampektomi – fjernelse af hippocampus; begrænset eller udvidet epileptogen zoneektomi (resektion eller excision af berørte strukturer); temporallobektomi med bevarelse af hippocampus; selektiv resektion af hippocampus og amygdala (amygdalohippocampektomi). [ 31 ]

Ifølge udenlandsk klinisk statistik stopper epileptiske anfald hos patienter i 50-53% af tilfældene efter operationen; 25-30% af de opererede har anfald 3-4 gange om året.

Hvordan træner man hippocampus?

Da hippocampus (dens dentate gyrus) er en af de få cerebrale strukturer, hvor neurogenese eller neural regenerering (dannelsen af nye neuroner) finder sted, kan processen med hukommelsesforringelse (forudsat at den underliggende sygdom behandles) påvirkes positivt af motion.

Aerob træning og enhver moderat fysisk aktivitet (især i alderdommen) har vist sig at fremme neuronal overlevelse og stimulere dannelsen af nye hippocampale nerveceller. I øvrigt reducerer motion stress og forbedrer depression. [ 32 ], [ 33 ]

Derudover hjælper kognitiv stimulering, det vil sige mentale øvelser, med at træne hippocampus: at huske digte, læse, løse krydsord, spille skak osv.

Hvordan øger man hippocampus, fordi den bliver mindre i alderdommen? En metode, som forskere har bevist, er fysisk træning, hvorved perfusionen af hippocampus øges, og dannelsen af nye celler i nervevævet er mere aktiv.

Hvordan genopretter man hippocampus efter stress? Lav mindfulness-meditation, som er en mental træningspraksis, der sigter mod at bremse tankernes hast, frigive negativitet og opnå ro i sind og krop. Som resultaterne af en undersøgelse foretaget af et af de østasiatiske universiteter har vist, hjælper meditation med at reducere niveauet af kortisol i blodet.