Hippokampusz

Hippocampus ( más görög ἱππόκαμπος  - csikóhal ) - az ember agyának limbikus rendszerének ( szaglóagynak ) egy része és a hippocampus képződése . Felelős az intuíció fejlesztéséért és az előrelátás mechanizmusának fejlesztéséért. Részt vesz az érzelmek kialakulásának mechanizmusaiban, a memória konszolidációjában (vagyis a rövid távú memória átmenetében a hosszú távú), a térbeli emlékezetben , amely szükséges a navigációhoz. Figyelem tartása közben théta ritmust generál [1] .

A hippocampus minden gerincesben megtalálható. Emberben két egymással összefüggő részből áll, a jobb oldali hippocampusból és a gyrus fogazatból .

Az Alzheimer-kórban (és a demencia más formáiban ) a hippocampus az egyik első agyi struktúra, amely szenved. A rövid távú memória elvesztése és a tájékozódási zavar az első tünetek közé tartozik. Az agy mindkét féltekéjének kiterjedt károsodása esetén anterográd amnézia lép  fel - képtelenség új, hosszú távú emlékek kialakítására. Figyelemre méltó Henry Molison esete , aki egy sebészeti műtét következtében elvesztette hippokampuszát.

A hippocampust gyakran használják modellként a neurofiziológia tanulmányozására . Például az idegsejtek plaszticitásának egy olyan jelenségét, mint a hosszú távú potencírozás , fedezték fel a nyúl hippokampusz neuronális aktivitásának tanulmányozása során.

Anatómia

A hippocampus egy páros szerkezet, amely a féltekék mediális temporális régióiban található. A jobb és a bal hippocampust az agy fornix ( latin commissura fornicis ) commissurájában futó commissurális idegrostok kötik össze . 

A hippocampusok az oldalkamrák alsó szarvának ( lat. ventriculus lateralis ) mediális falait alkotják , amelyek az agyféltekék vastagságában helyezkednek el, az oldalkamra alsó szarvainak legelülső szakaszaiig terjednek, és megvastagodásokkal végződnek, osztva. kis barázdákkal külön gumókba - a csikóhal ( lat. digitationes hippocampi ) lábujjaiba. A hippocampusszal mediális oldalon a hippocampus fimbriája ( lat. fimbria hippocampi ) összenőtt, amely a telencephalon fornix lábának a folytatása . Az oldalkamrák choroid plexusai a hippocampus fimbriáihoz csatlakoznak.    

A megfelelő hippocampus négy részből áll, amelyek triszinaptikus hálózatot alkotnak - CA1, CA2, CA3 és CA4. A helyszíneket összekötő utak – a perforáló ösvény és a mohás rostok – kötik össze . A perforátor traktus összeköti az entoriálist a hippocampus összes régiójával, beleértve a gyrus fogazatát, a CA régiókat és a hippocampus alapját . A CA3 a gyrus fogazatú szemcsesejtektől mohos rostokon keresztül, az entorhinalis kéregből pedig a perforátor pályán keresztül kap jelet . A CA2 egy kis terület a CA1 és CA3 között.

Funkciók

A hippokampusz az egyik legrégebbi agyi rendszerhez tartozik - a limbikushoz , amely meghatározza jelentős multifunkcionalitását. Feltételezhető, hogy a hippokampusz a külső ingerek folyamában foglal le és megtartja a fontos információkat, ellátva a rövid távú memória funkcióját, és azt a funkciót, hogy azt később hosszú távú memóriává alakítsa. A legtöbb kutató egyetért abban, hogy a hippokampusz az emlékezethez kapcsolódik, de mechanizmusa még nem tisztázott. Létezik egy elmélet a „két állapot memóriájáról”, amely szerint a hippokampusz információkat tárol ébrenlétben, és alvás közben fordítja át az agykéregbe. A hippocampus másik funkciója a környező tér memorizálása és kódolása ( térbeli képességek ), amellyel kapcsolatban akkor aktiválódik, amikor a viselkedés vektorát meghatározó külső tereptárgyakat kell fókuszban tartani.

Ha a hippocampus megsérül, Korsakoff-szindróma lép  fel – egy olyan betegség, amelyben a páciens a hosszú távú emlékezet nyomainak összehasonlító megőrzésével elveszti az emlékezetét az aktuális eseményekre.

A hippocampus térfogatának csökkenése az Alzheimer-kór egyik korai diagnosztikai jele .

A hippokampusz egyik funkciója az információk elfelejtése. Ennek az az oka, hogy a hippokampusz szűri az információkat, és kiválasztja, hogy mit tartson meg és mit felejtsen el.

Kirsty Spalden, Jonas Friesen és mások tanulmányainak eredményei szerint kiderült, hogy a felnőtteknél a hippokampuszban az új neuronok képződésének sebességét napi 1400 neuronra becsülik, ami 1,75%-os megújulásnak felel meg. a teljes hippokampusz egy éven belül [2] (az átlagos 30 millió neuronból kiindulva).

Ugyanakkor a legújabb tanulmányok szerint az emberi hippocampus neurogenezise az életkorral meredeken csökken, felnőtt állapotban az új neuronok képződése szinte nem észlelhető [3] . Másrészt az emberi hippocampális neurogenezissel foglalkozó legújabb kutatások szerint Sandrine Thuret azt állítja, hogy képesek vagyunk új agysejteket növeszteni. És ő meg tudja mondani, hogyan. [négy]

Szerep a topográfiai memóriában és a tájékozódásban (navigáció)

Az elvégzett tanulmányok, beleértve a közelmúltbelieket is, azt mutatják, hogy a hippokampusz a hippokampusz kialakulásának részeként részt vesz a térbeli topográfiai információk tárolásában és feldolgozásában. Patkányokon végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a hippokampuszban vannak neuronok (helyi neuronok ), amelyek az űrben lévő helyek memória funkcióját töltik be. Az entorhinalis kéregben található fejirány neuronok , rács neuronok , határseuronok és sebességneuronok ezekre az idegsejtekre vetülnek . Ezek az idegsejtek együttesen biztosítják a tájékozódást a térben. Helyi neuronok és rács neuronok tüzelnek, amikor egy állat egy adott helyen találja magát, függetlenül a mozgás irányától, a sebességneuronok és a fejirány neuronjai érzékenyek a mozgás sebességére és a fej helyzetére.

Patkányokban bizonyos neuronok, amelyeket kontextusfüggőnek neveznek, az állat múltjától (retrospektív) vagy várható jövőjétől (perspektíva) függően tüzelhetnek. A különböző idegsejtek az állat különböző helyeiről tüzelnek, így az egyes neuronok potenciálját megfigyelve meg lehet állapítani, hol van az állat. Mint kiderült, az emberekben ugyanazok a térbeli neuronok vesznek részt a virtuális városokban való navigálás során. Ilyen eredményeket olyan emberek tanulmányozása során kaptak, akiknek az agyba beültetett elektródái voltak, amelyeket diagnosztikai célokra használtak súlyos epilepsziás rohamok sebészeti kezelésére.

A térbeli neuronok felfedezése arra az ötletre vezetett, hogy a hippokampusz játszhat egy térkép szerepét - a környezet és az állat elhelyezkedésének idegi ábrázolását. Tanulmányok kimutatták, hogy a hippokampusz elengedhetetlen a legegyszerűbb, topográfiai memóriát igénylő feladatok megoldásához is (például egy rejtett célhoz vezető út megtalálásához). Egy teljesen működő hippokampusz nélkül előfordulhat, hogy az emberek nem emlékeznek arra, hogy hol voltak, vagy hogyan jutottak el úti céljukhoz; a tájékozódási zavar az amnézia egyik leggyakoribb tünete. Az agyi képalkotás azt mutatja, hogy a hippokampusz az emberekben a legaktívabb az űrben való sikeres mozgás során, mint a virtuális valóság példájában.

Arra is van bizonyíték, hogy a hippokampusz szerepet játszik a már jól ismert helyek közötti hivatkozások megtalálásában. Például a taxisofőröknek sok helyet és a közöttük lévő legrövidebb utat kell ismerniük. Egy londoni egyetem 2003-as tanulmánya szerint a londoni taxisofőrök hippokampuszának hátsó része nagyobb, mint a legtöbb emberé. Hogy a hippokampusz kezdetben nagy hátsó része segít-e taxisofőrré válni, vagy a legrövidebb út folyamatos keresése vezet a növekedéséhez, még nem tisztázott. Bárhogy is legyen, a hippokampusz mérete és a taxisként eltöltött idő közötti összefüggés vizsgálatakor azt találták, hogy minél többet dolgozik egy személy taxisofőrként, annál nagyobb a hippokampusz hátsó része. Megállapítást nyert azonban, hogy a hippokampusz teljes térfogata változatlan marad mind a kontrollcsoportban, mind a taxisok esetében: vagyis a taxisok hippokampuszának hátsó része valóban megnőtt, de az elülső rovására.

Mesterséges hippocampus

2003 óta a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetemen (USA) Theodore Berger vezette tudóscsoport mesterséges patkányhippokampuszt fejleszt [5] [6] . A szimuláció feltételezi, hogy a hippokampusz fő funkciója az információ kódolása tárolásra az agy más részein, amelyek a hosszú távú memória szerepét töltik be . Azt is feltételezik, hogy az emlősök agyának ezen részének igen nagy hasonlósága miatt az emberi hippokampusz működéséhez való alkalmazkodás meglehetősen gyorsan megtörténik. Mivel a tudósok nem tudták, hogyan kell kódolni , a hippokampuszt párhuzamosan működő neurális hálózatok gyűjteményeként modellezték . Feltételezték azt a hipotézist, hogy a valódi hippocampus ilyen feltételezett szerkezete lehetővé teszi a teljes sérült terület megkerülését sérülés esetén. Szerkezetileg a hippocampus analógja számítógépes chip formájában készül , két köteg elektródával : egy bemeneti az agy más részeinek elektromos aktivitásának rögzítésére, a kimeneti pedig elektromos jelek küldésére az agyba.

2006 augusztusában megkezdődött a patkány hippokampusz matematikai modelljének létrehozása . 2010 decemberére a Dél-Kaliforniai Intézet kutatói a Wake Forest Egyetem munkatársaival együtt kifejlesztettek és teszteltek egy áramkört [7] [8] , amely helyettesíti a patkány hippokampuszát. A kutatóknak sikerült rávenniük a patkányt arra, hogy emlékezzen bizonyos cselekedetekre. Sőt, a hippocampus protézis javítani tudta a patkány agyi képességeit, miközben a természetes hippocampusszal dolgozott. Theodor Berger professzor 2025 -ig várja egy mesterséges emberi hippokampusz létrehozását . Először azonban létre kell hozni egy megfelelő protézist és tesztelni kell egy majomagyon .

Jegyzetek

1. ↑

   Ha a figyelmet egyetlen célpont ragadja meg, ha azt a memóriában, belső fókuszban tartják, akkor megjelenik a théta-ritmus a kéregben, amelyet a hippocampus kényszerít rá.

   - "Tudomány és Élet" folyóirat, 2013. 5. szám, "Honnan származnak az okos gyerekek" cikk ( Tatyana Stroganova , a biológiai tudományok doktora)
2. ↑ Dynamics of Hippocampus Neurogenesis in Adult Humans Archiválva 2013. június 11., a Wayback Machine 2013. június 6-án.
3. ↑ Shawn F. Sorrells, Mercedes F. Paredes, Arantxa Cebrian-Silla, Kadellyn Sandoval, Dashi Qi. Az emberi hippocampális neurogenezis a gyermekeknél meredeken, a felnőtteknél észlelhetetlen szintre csökken   // Nature . – 2018/03. - T. 555 , sz. 7696 . – S. 377–381 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature25975 .
4. ↑ Olga Teselko. Sandrine Thuret: Új agysejteket növeszthet. És megmondom hogyan . Ideonomika – Okosan a lényegről (2018. július 20.). Letöltve: 2022. augusztus 3. (határozatlan)
5. ↑ Duncan Graham-Rowe. A világ első agyprotézise Archiválva : 2010. október 4., a Wayback Machine , 2003. március 15., Magazin 2386. szám
6. ↑ Elkészült a világ első agyprotézise, ​​cnews.ru, 2003.03.14. Archiválva : 2015. május 18. a Wayback Machine -nál
7. ↑ Kortikális neurális protézis a memória helyreállítására és javítására Archiválva : 2013. szeptember 27., a Wayback Machine , 2010. november 8. (közzétéve: 2011. június 15.).
8. ↑ A tudósok elektronikus memóriát ültetnek a patkány agyába Archiválva : 2011. június 26., a Wayback Machine , 2011. június 23.

Irodalom

• Hippocampus archiválva 2009. február 18-án a Wayback Machine -nél // Human Physiology / szerk. V. M. Pokrovszkij, G. F. Korotko.

Linkek

• A Wikimedia Commons rendelkezik a Hippocampusszal kapcsolatos médiával