Поражение гиппокампа. Можете ли вы предотвратить ваш гиппокамп от сокращения? Мягкие когнитивные нарушения и гиппокамп

ГИППОКАМП (hippocampus ; греч, hippokampos морское чудовище с телом коня и рыбьим хвостом; син.: аммонов рог, cornu Ammonis ) - парное образование - часть старой коры большого мозга; располагается на медиальной стенке нижних рогов боковых желудочков. Г. является центральной структурой лимбической системы (см.).

Вопрос о функциях Г. весьма сложен и до конца не решен. Прежние представления об участии Г. в функции обоняния как части «обонятельного мозга» (rhinencephalon) отвергнуты. На основании последствий удаления и стимуляции Г. у животных были высказаны предположения, что Г. участвует в организации ориентировочного рефлекса и внимания, регуляции вегетативных реакций, мотиваций (см.) и эмоций (см.), управлении произвольными движениями, механизмах памяти (см.) и обучения. Вместе с тем у животных после удаления Г. сохраняются выработанные до разрушения Г. условные связи и возможность выработки новых простых условных рефлексов. Однако формирование более сложных форм поведения (цепные, отставленные условные рефлексы, условные рефлексы на время, сложные дифференцировки, лабиринтные навыки) резко затрудняется. Особенно страдают формы поведения, связанные с необходимостью активного торможения - угасание ориентировочного рефлекса, неподкрепляемых условных рефлексов. Переделка ранее выработанных систем условных связей становится невозможной. В целом поведение становится значительно менее гибким, стереотипным, трудно перестраивающимся в соответствии с меняющимися условиями окружающей среды.

При стимуляции Г. электрическим током с физиологически адекватной частотой и силой он остается так наз. немой структурой. Интенсивности тока, которые при действии на гипоталамус вызывают развернутые комплексы соматических и висцеральных реакций, в Г. не вызывают никаких внешних эффектов, кроме реакции «успокоения» животного. При повышении частоты и силы тока, раздражающего Г., можно получить широкий спектр различных соматических и вегетативных проявлений, что, по-видимому, является следствием распространения судорожных разрядов по системе структур, связанных с Г. или лежащих вблизи от него, а также патол, состояния самого Г. Установлено, что Г. имеет наиболее низкий порог возникновения эпилептических разрядов в электрической активности, хотя внешние проявления развернутых судорожных припадков с клонической и тонической фазами возникают лишь при значительном увеличении параметров электрической стимуляции. Нанесение умеренной (не вызывающей двигательных судорог) стимуляции Г. сразу после выработки условного рефлекса приводит к исчезновению следов обучения. Аналогичный эффект дает введение в Г. ряда фармакол, веществ, в частности холинолитиков.

Т. о., наиболее вероятной функцией Г. является участие в регистрации новой информации. При этом уже сформировавшиеся следы памяти не хранятся в Г., но запись новых следов существенно зависит от его нормального функционирования. Ряд исследователей полагает, что Г. осуществляет сравнение вновь поступающей информации с уже имеющимися следами, на основании чего происходит выявление сигналов, подлежащих записи, и обеспечиваются условия, необходимые для формирования долговременной памяти.

В филогенезе истинный, относительно дифференцированный Г. впервые появляется у рептилий. Первоначально Г. располагается на медиодорсальной поверхности полушарий, но при последующем развитии неокортекса и его комиссуры (мозолистого тела Г.) оказывается оттесненным в глубь полушария. Часть Г. подвергается редукции, превращаясь в рудимент Г. (indusium griseum). У грызунов и хищных Г. занимает дорсовентральное положение и соответственно делится на дорсальный и вентральный отделы. При дальнейшем росте неокортекса дорсальная часть Г. редуцируется. Однако сохраняющаяся часть Г. является прогрессивно развивающейся структурой. В ходе эволюции происходит качественная дифференцировка и количественный рост числа нервных элементов и волокон Г. и непосредственно связанных с ним структур (в сравнении с ядрами таламуса и гипоталамуса). Наибольшее увеличение числа клеточных элементов Г. (в 5 раз) произошло у человека. У человека Г. занимает положение в глубине височной доли, где он образует медиальную стенку нижних рогов боковых (латеральных) желудочков (рис. 1). Развитие г. идет в тесной связи с ростом неокортекса (новой коры), и на каждом этапе филогенетического развития Г. получает проекции от высших для данного уровня эволюции областей коры» в частности у приматов и человека связи идут от лобных долей и нижнетеменной дольки.

Эмбриология

Эмбриол, исследование показывает, что основные структурные черты Г. выявляются довольно рано (у кролика - к концу 4-й нед., а у человека - к 4-му мес. внутриутробного развития). Однако основная масса нейронов Г. и особенно зубчатой фасции формируется постнатально. У крысы выход и пролиферация нейробластов в Г. продолжаются в течение двух недель постнатального развития, а в зубчатой фасции этот процесс не заканчивается м в 3 недели, когда в неокортексе формирование клеточных слоев уже завершено. Окончательная дифференциация клеточных элементов и прекращение роста Г. у грызунов происходит одновременно с неокортексом, в 40 дней. У человека наиболее интенсивное нарастание массы волокон свода Г., составленного аксонами его клеток, происходит в 3-7 лет, но увеличение идет и после 12 лет.

Морфология

Г. животных и человека входит в состав более обширной области - гиппокамповой формации. К ней относятся: энторинальная область (area entorhinalis), образующая парагиппокамповую извилину приматов (gyrus parahippocampalis), ряд сложно организованных переходных областей (parasubiculum, presubiculum и subiculum), а также зубчатая фасция (fascia dentata; ее свободная часть, обращенная в полость желудочка, образует gyrus dentatus). Энторинальная область у животных (поле 28) имеет сложную шестислойную структуру и рассматривается как переходная область между неокортексом и более примитивно организованным палеокортексом (древняя кора) грушевидной доли (gyrus piriformis). Она делится на медиальную часть, наиболее характерной особенностью к-рой является наличие крупных клеток во II слое, и латеральную, где клетки II слоя малы. В parasubiculum (поле 49) клеточные слои, представленные в энторинальной области, расширяются и сливаются. Граница с presubiculum (поле 27) является очень резкой, здесь исчезают пирамидальные нейроциты (пирамидные нейроны), которые сменяются зерновидными нейроцитами (зернистыми клетками). Между para- и presubiculum вклинивается небольшая дополнительная зона (поле 29 е, area retrosplenialis e). В subiculum вновь появляются крупные, рыхло расположенные пирамидальные нейроциты, которые при переходе к Г. собираются в узкий компактный слой.

По гистол, критериям Г. делится на ряд полей. С. Рамон-и-Кахаль делил Г. на два отдела: regio superior (прилежит к subiculum) и regio inferior (прилежит к fimbria hippocampi). Эта классификация применяется преимущественно в нейрохим. исследованиях. Розе (М. Rose) и И. Н. Филимонов делят Г. на пять полей (hi-h5, начиная от subiculum). Наиболее часто (рис. 2) употребляется деление Г, на четыре поля (CA1-СА4), введенное Лоренте де Но (R. Lorente de No). Поле CA1(h1) в клин, исследованиях иногда называют сектором Зоммера, а остальные поля - резистентным сектором. Правильность деления Г. на поля по гистол, критериям подтверждается различием афферентных и эфферентных связей, биохим, и физиол, характеристик и различной чувствительностью к ряду фармакол, веществ и патол, факторов. Так, в поле CA1 в первую очередь обнаруживаются патол. изменения при аноксии, а также при болезни Альцгеймера (см. Альцгеймера болезнь). Другие поля вместе с зубчатой фасцией дегенерируют при амавротической идиотии (см.), хотя сектор Зоммера остается почти интактным.

Основным клеточным элементом Г. являются крупные пирамидальные нейроциты, тела которых образуют единый плотный слой. Отростки этих клеток строго ориентированы перпендикулярно к продольной оси Г. Вследствие этого в Г. четко выделяются следующие слои, соответствующие различным уровням ветвления их дендритной системы (а не расположению разных типов клеток, как в неокортексе): alveus, содержащий в основном миелинизированные аксоны пирамид (пирамидальных нейроцитов); stratum oriens, где находятся ветвящиеся базальные дендриты; stratum pyramidale, содержащий тела пирамидальных нейроцитов; stratum radiatum, где проходят неветвящиеся стволы апикальных дендритов; stratum molecularelacunosum - область претерминальных и терминальных ветвлений апикальных дендритов. В regio inferior выделяется дополнительный слой - stratum lucidum, где на проксимальных сегментах апикальных дендритов заканчиваются аксоны зубчатой фасции. Остальные афферентные волокна, входящие в Г., также заканчиваются на определенных уровнях дендритов пирамидных клеток (пирамидальных Нейроцитов), в результате чего синапсы одного происхождения концентрируются в узких зонах.

Прилежащая к Г. зубчатая фасция у животных состоит из плотного слоя зернистых клеток (зерновидных нейроцитов). Их аксоны (мшистые волокна) заканчиваются гигантскими синапсами на пирамидальных клетках полей СА3-СА4, не выходя за пределы своей стороны. Т. о., зубчатая фасция, к к-рой подходят афференты (в основном от энторинальной коры), является внутренней релейной структурой гиппокамповой формации. В зубчатой фасции выделяют 3 слоя: stratum moleculare, содержащий дендриты зерновидных нейроцитов; stratum granulosum, содержащий их тела, и stratum polymorphe, где находятся полиморфные клетки и проходят аксоны зерновидных клеток.

Аксоны пирамидальных нейроцитов Г. выходят из него, образуя бахромку (fimbria hippocampi) и дорсальный свод (fornix dorsalis). В составе бахромки проходят комиссуральные волокна Г., образующие вентральную комиссуру Г. (psalterium ventrale, commissura fornicis, commissura hippocampi, давидова лира). Эфферентные нисходящие волокна Г. образуют компактный пучок - посткомиссуральный свод (fornix postcommissuralis) и более диффузный прекомиссуральный свод (fornix precommissuralis). Составляющие их волокна частично переключаются в ядрах перегородки (septum, у человека - septum pellucidum). Посткомиссуральный свод в основном заканчивается в медиальных ядрах сосцевидных, или мамиллярных, тел (corpora mamillaria). Последующие звенья этой системы [мамиллоталамический тракт - передние ядра зрительного бугра (таламуса) - поясной пучок - поясная и энторинальная кора] образуют основной лимбический круг, или так наз. круг Пейпса. Остальные нисходящие волокна Г., частично переключаясь в латеральной преоптической области и латеральном гипоталамусе, идут к неспецифическим (ретикулярным) структурам среднего мозга. Афферентные связи к Г. восходят от этих же отделов мозга гл. обр. в составе медиального переднемозгового пучка. Перед вступлением в Г. большинство этих волокон переключается на медиальном ядре перегородки (nucleus medialis septi). Вторым источником афферентных связей является энторинальная область коры.

Физиология

Рис. 3. Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) различных полей гиппокампа у кролика: при первых применениях звукового раздражителя (тон) нерегулярные высокоамплитудные волны, регистрируемые в гиппокампе, сменяются регулярным низкоамплитудным синусоидальным ритмом с частотой 3-6 гц («тэта-ритм»); при повторении раздражителя реакция угасает: 1-отметка действия раздражителя; 2-5-ЭЭГ полей CA1, CA2, CA3, СА4 гиппокампа; I-ЭЭГ при первом применении звукового раздражителя; II-ЭЭГ при пятом применении звукового раздражителя; III-ЭЭГ при пятнадцатом применении звукового раздражителя.

При записи суммарной электрической активности Г. у животных в состоянии покоя регистрируются нерегулярные высоко-амплитудные волны, которые при действии сенсорных раздражителей сменяются особым регулярным синусоидальным ритмом с частотой 3-6 гц (тэта-ритм). Этот ритм наиболее четко выражен у низших млекопитающих (грызунов). На более высоких ступенях эволюции выраженность тэта-ритма в Г. снижается, но и у приматов его можно выделить методом частотного анализа. Тэта-ритм можно вызвать электрической стимуляцией ретикулярной формации среднего мозга, а также гипоталамуса. Постепенное повышение частоты или силы стимуляции сначала вызывает нарастание частоты тэта-ритма (до 8-10 гц), а затем приводит к десинхронизации активности Г. Появление тэта-ритма в Г. зависит от ритмических залповых разрядов клеток медиального ядра перегородки (пейсмекера тэта-ритма). Тэта-ритм в Г. возникает как при действии любых новых сенсорных раздражителей, так и при выработке различных условных связей (независимо от качества подкрепления и характера ответной реакции). Угасание ориентировочного рефлекса и автоматизации условных связей сопровождается снижением частоты, ограничением и подавлением тэта-ритма (рис. 3). По-видимому, тэта-ритм представляет собой особое проявление общей реакции активации, организуемой через восходящую ретикулярную формацию й отражающей повышение функционального состояния мозга, необходимого для анализа новой информации и выработки новых условных связей.

Регистрация активности одиночных нейронов Г. выявляет высокую реактивность пирамидальных нейроцитов полей СА3-СА4 к различным сенсорным раздражителям. На все раздражители эти клетки отвечают длительными тоническими реакциями. При повторных раздражениях ответные реакции нейронов уменьшаются и даже прекращаются, но вновь восстанавливаются при изменении параметров раздражителя. Клетки поля САХ более избирательны в отношении действующих раздражителей, и их ответы на различные раздражители различны. Электрическая стимуляция систем связей Г. при регистрации активности его нейронов выявляет особенности возбуждения этой структуры. При низкочастотной (до 8 гц) и высокочастотной (св. 30-40 гц) стимуляции нейроны Г. преимущественно тормозятся. Активное возбуждение нейронов Г. возникает лишь в узком частотном диапазоне стимуляции (приблизительно 8-30 гц). За этими пределами стимуляция Г. может быть эквивалентной его функциональному выключению. Это явление называется частотной, или ритмической, потенциацией.

Нарушения функций гиппокампа

В клинике последствия двустороннего поражения Г. (при опухолях, инсультах, «лимбическом» энцефалите, вызываемом вирусом herpes simplex), а также его хирургического удаления (при иссечении очага эпилептической активности в случаях височной эпилепсии) выражаются в нарушениях памяти. Если повреждения гиппокампа не сопровождаются обще-мозговыми нарушениями и не затрагивают соседних структур, наблюдается полная сохранность сенсорных процессов, двигательной и эмоциональной сферы, интеллекта и речи. Навыки и знания, приобретенные больными до поражения Г., остаются сохранными. Однако исчезает способность к запоминанию любой новой информации (антероградная амнезия) и проявляется ретроградная амнезия (см.), при к-рой объем кратковременной памяти может оставаться нормальным, но перехода ее в долговременную не происходит. Наблюдающиеся нарушения не зависят от сенсорной модальности вводимой информации (зрительная, слуховая) или от ее характера (слова, рисунки, двигательные навыки). Т. о., страдает так наз. общий фактор памяти - возможность перехода кратковременной памяти в долговременную. Аналогичные явления - нарушение запоминания предъявляемого материала и забывание предшествующих событий - наблюдаются у человека при электрической стимуляции Г. Одностороннее повреждение Г. не влечет явных последствий.

При необходимости удаления эпилептического очага, захватывающего один Г., предварительно проводят амиталовую пробу, чтобы выяснить, не изменен ли противоположный Г. патол, процессом настолько, что в нем не выявляются судорожные разряды. При этом в Г., подлежащий резекции, вводят амитал натрия, временно выключающий его, и дают тест на запоминание; если запоминание не нарушается, контралатеральный Г. сохранен и операция возможна. Есть указания, что и одностороннее повреждение Г. у человека оказывает влияние на память, хотя более ограниченное и специфическое, - при повреждении Г. доминантного (левого) полушария несколько ухудшается запоминание словесного материала, а при повреждении Г. правого полушария снижается способность запоминать неречевой материал (лица, сочетания линий и т. п.).

Библиография: Виноградова О. С. Гиппокамп и память, М., 1975, библиогр.; Серков Ф. Н. К физиологии гиппокампа, Ф1зюлогичн. журн., т. 14, № 6, с. 830, 1968, библиогр.; Филимон о в И. Н. Сравнительная анатомия коры большого мозга млекопитающих, Палеокортекс, архикортекс и межуточная кора, М., 1949, библиогр.; Douglas R. J. The hippocampus and behavior, Psychol. Bull., v. 67, p. 416, 1967, bibliogr.; The hippocampus, ed. by R. L. Isaacson а. K. H. Prilram, v. 1-2, N.Y., 1975; KimbleD.P. Hippocampus and internal inhibition, Psychol. Bull., v. 70, p. 285, 1968, bibliogr.; Lorente de No R. Studies on structure of cerebral cortex, continuation of study of ammo-nic system, J. Psychol. Neurol. (Lpz.), v. 46, p. 113, 1934; Milner B. Disorders of learning and memory after temporal lobe lesions in man, Clin. Neurosurg., v. 19, p. 421, 1972, bibliogr.; Ramon у Caja 1 S. Studies on the cerebral cortex, L., 1955; o h же, The structure of Ammon’s horn, Springfield, 1968, bibliogr.

О. С. Виноградова.

отвечающий за закрепление воспоминаний, когда они из кратковременной памяти переходят в долговременную, а также за создание эмоций и пространственную ориентацию. В мозге человека имеется два гиппокампа, располагающихся в височных частях полушарий. Связь между ними поддерживается с помощью нервных волокон, которые проходят в спайке свода мозга.

Функции

В прошлом ученые выдвигали версию, что гиппокамп отвечает лишь за обоняние. Но научные исследования, проведенные современными специалистами, доказали его важную роль в формировании ориентации в пространстве, восприятии и хранении информации. Некоторые нейроны гиппокампа, называемые пространственным и клетками, помогают человеку или животному определиться в пространстве и своем местонахождении, найти короткий путь между двумя ориентирами.

Нормальная работа гиппокампа очень важна при обучении, но он не является конечным вместилищем знаний. Для этого существует кора головного мозга. В гиппокампе образуется память о свежих событиях, и только через некоторое время – часы, дни и недели – эта новая информация помещается в кору головного мозга. Структура этого органа является неоднородной, и состоит из нескольких специализированн ых отделов. Благодаря этому гиппокамп способен моментально запоминать различные события, но иногда, чтобы это произошло, необходимо повторение той или иной ситуации, с которой человек уже сталкивался.

Предвзятые решения

Нейропсихологи из США объяснили механизм принятий решений человеком в случаях столкновения его с незнакомыми обстоятельствами, когда нет возможности положиться на предыдущий опыт и просчитать конечный результат выхода из сложившегося положения. В этом случае человек ассоциирует ситуацию с уже ранее происходившими с ним случаями и на основе этого делает выводы. Это влияет на принятие тех или иных решений для выхода из сложившегося положения. Главную роль в принятии таких решений играет гиппокамп.

Уже отмечено, что у людей, которым по роду своего занятия часто приходится сталкиваться с заучиванием той или иной информации или нахождением выхода из положения, например, мысленного прокладывания маршрута, наблюдается увеличение гиппокампа. Кроме того, этого можно добиться регулярными упражнениями – игрой в шашки и шахматы, заучиванием стихов или иностранных языков, решение кроссвордов, развитием своего численного чувства и прочее.

Повреждение гиппокампа

При болезни Альцгеймера первым делом страдает этот орган, что приводит к снижению и потере памяти, дезориентации. Кроме того, повреждение гиппокампа может привести к кислородному голоданию, энцефалиту или к медиальной височной эпилепсии.

При повреждении обоих гиппокампов может наступить антероградная амнезия, при которой человек теряет способность запоминать недавние события, но при этом его долговременная память не страдает. Он сможет дальше продолжать жить, разговаривать, ходить, слышать – делать все, что кажется нормальным и естественным, но не сможет создавать новых воспоминаний. То есть та информация, которую он получит после повреждения гиппокампа, будет ему казаться новой каждый раз, например, каждое посещение врача будет для него как первое.

Ученые доказали, что нормальное функционирование гиппокампа зависит от продолжительност и сна человека. Ночь, проведенная без отдыха, может повлиять на запоминание информации. Так, у человека пропустившего один раз сон, выявилась невозможность восприятия положительных слов почти на 60%, тогда как отрицательных он не смог запомнить лишь на 19%. Из этого следует вывод, что гиппокамп невыспавшегося человека проявляет малую активность.

Гиппокамп (hippocampus) расположен в глубине височных долей мозга и является основной структурой лимбической системы. Морфологически гиппокамп представлен стереотипно повторяющимися модулями, связанными между собой и с другими структурами.

Модульное строение обусловливает способность гиппокампа генерировать высокоамплитудную ритмическую активность. Связь модулей создает условие циркулирования активности в гиппокампе при обучении. При этом возрастает амплитуда синаптических потенциалов, увеличиваются нейросекреция клеток гиппокампа, число шипиков на дендритах его нейронов, что свидетельствует о переходе потенциальных синапсов в активные. Многочисленные связи гиппокампа со структурами как лимбической системы, так и других отделов мозга определяют его многофункциональность.

Гиппокамп входит в гиппокамповую формацию, включающую, помимо него, зубчатую фасцию, субикулум, пресубикулум и энторинальную кору, и является ключевой структурой лимбической системы мозга.

Собственно гиппокамп (или Аммонов рог) представляет собой плотную ленту клеток, тянущуюся в переднезаднем направлении вдоль медиальной стенки нижнего рога бокового желудочка мозга. Основные нервные клетки гиппокампа представлены пирамидными нейронами и полиморфными клетками, большинство из которых являются вставочными нейронами с отростками, не выходящими за пределы гиппокампа.

Являясь древней корой, гиппокамп состоит из 3 основных слоев: полиморфного слоя (stratum oriens ), слоя пирамидных нейронов (stratum pyramidale ) и молекулярного слоя (stratum radiatum и stratum lacunosum-moleculare )

Слой, лежащий на вентрикулярной поверхности, alveus , состоит в основном из идущих в горизонтальном направлении миелинизированных аксонов пирамидных нейронов гиппокампа. Базальные дендриты и начальные сегменты аксонов находятся в полиморфном слое. Далее следует слой пирамидных нейронов, а затем stratum radiatum , содержащий стволы апикальных дендритов, и stratum lacunosum-moleculare , где располагаются претерминальные и терминальные ветвления апикальных дендритов. Четкая организация цитоархитектоники гиппокампа сохраняется на всем его фронтокаудальном протяжении, что позволяет говорить о его ламинарной организации.

Особенности цитоархитектоники пирамидного слоя гиппокампа послужили основанием для его деления на 4 основных поля, ориентированных в медиолатеральном направлении и обозначаемые как СА1 - СА4. Основными полями собственно гиппокампа считаются поля СА1 и СА3. Поле СА1 отличается небольшими, плотно расположенными в 2 слоя пирамидными нейронами, клетки этого слоя в СА3 области имеют очень крупные размеры, расположены не так плотно. Апикальные дендриты пирамид СА1 идут на значительном расстоянии от клетки в виде единого ствола и не имеют крупных шипиковых выростов. Мощные апикальные дендриты пирамид СА3 области дают бифуркацию недалеко от клеточного тела и покрыты гигантскими шипиковыми выростами. Эти гигантские шипики пирамидных нейронов СА3 образуют синаптические контакты с аксонами гранулярных нейронов зубчатой фасции, мшистыми волокнами. Аксоны пирамидных нейронов СА3 дают так называемые коллатерали Шаффера, контактирующие с апикальными дендритами пирамид СА1. Эти связи являются двумя основными ассоциативными путями гиппокампа, соединяющими воедино его основные элементы, и составляют так называемый трисинаптический путь. Как система мшистых волокон, так и основной афферентный вход зубчатой фасции (перфорантный путь) характеризуются строгой топической организацией. Таким образом, гиппокамп можно представить как набор последовательных морфофункциональных сегментов, которые могут функционировать относительно независимо.

Ламинарная организация свойственна также терминальным полям афферентных входов и комиссуральных связей с контралатеральным гиппокампом. Наиболее важные афферентные входы - от септума и энторинальной коры - заканчиваются в основном в СА3 области гиппокампа, тогда как пирамидные нейроны СА1 области получают афферентный вход непосредственно от энторинальной коры. Энторинальная кора в свою очередь получает афферентные входы от лимбической коры и полимодальных ассоциативных зон неокортекса. Были выявлены также прямые эфферентные связи от гиппокампа к височной области неокортекса и префронтальной коре. Септум связан с гиппокампом двусторонними связями и является чрезвычайно важным релейным звеном на путях между гиппокампом и структурами ствола мозга и гипоталамуса. Другие эфферентные пути гиппокампа направляются в основном в структуры лимбического круга. Таким образом, СА3-область гиппокампа является точкой конвергенции потоков информации от ассоциативной коры и филогенетически древних образований ствола мозга.

Основой функционирования нейронных ансамблей гиппокампа считают глутаматергическую нейромедиацию, поскольку и пирамидные нейроны, и гранулярные клетки зубчатой фасции являются глутаматергическими. Однако существенную роль в регуляции функциональной активности гиппокампа играют практически все известные нейротрансмиттерные системы. Важными модулирующими входами от септума являются ГАМК - и холинергические афференты. СА3 область гиппокампа получает прямые входы от норадренергического голубого пятна и серотонинергических ядер шва. Вход от ядер ретикулярной формации ствола мозга осуществляется опосредованно, через холинергические ядра переднего мозга.

Внутри гиппокампа тормозной контроль глутаматергических пирамидных нейронов осуществляют полиморфные вставочные нейроны, большинство из которых являются ГАМК-эргическими. Последние подразделяются на несколько подтипов по содержанию в них кальцийсвязывающих белков: парвальбумин-, калбиндин- и калретинин-содержащие интернейроны. Парвальбуминовые нейроны иннервируют преимущественно (но не исключительно) тела пирамидных нейронов. Особый подкласс парвальбумин-содержащих нейронов, так называемые «канделябровидные клетки», иннервируют начальные сегменты аксонов пирамидных клеток гиппокампа. Калбиндин-содержащие нейроны образуют синаптические контакты преимущественно на проксимальных апикальных дендритах пирамидных клеток. Калретинин-содержащие интернейроны в основном специализируются на тормозном контроле других ГАМК-эргических нейронов.

Как уже говорилось, СА3 область занимает особое место в структурно-функциональной организации гиппокампа, так как именно на нейроны этой области гиппокампа поступают основные потоки информации от высших ассоциативных зон коры, а также от стволовых и подкорковых структур мозга. Функциональная организация нейронных ансамблей в СА3 области гиппокампа имеет ряд специфических особенностей. Пирамидные нейроны СА3 связаны друг с другом посредством множества возвратных связей, в результате чего каждый из них способен влиять на разряд множества других нейронов. ГАМК-ергические интернейроны СА3 также получают возбуждающий глутаматергический вход от пирамидных нейронов этой области и от коллатералей мшистых волокон (аксонов гранулярных нейронов зубчатой фасции), иннервирующих апикальные дендриты пирамидных нейронов. Благодаря такой системе связей тормозные нейроны гиппокампа способны осуществлять как прямое, так и обратное торможение пирамидных нейронов. Эта сложно организованная сеть может контролировать пирамидные нейроны и обеспечивать временную структуру, необходимую для координации активности нейрональных ансамблей гиппокампа. Поскольку тормозные интернейроны модулируют как афферентные входы, так и эфферентную активность и возбудимость пирамидных глутаматергических нейронов, они способны синхронизировать большие клеточные популяции. Считают, что, будучи основной мишенью подкорковых путей, именно тормозные интернейроны способны осуществлять мотивационный, эмоциональный и автономный контроль активности гиппокампа. Тормозной контроль активности глутаматергических пирамидных нейронов является также основой процессов приобретения и воспроизведения памяти.

Анатомия

Расположение гиппокампа (вид с нижней стороны мозга), передняя часть мозга соответствует верхней части рисунка. Красные пятна показывают примерное положение гиппокампа в височной доле мозга.

Гиппокамп - парная структура, расположенная в медиальных височных отделах полушарий. Правый и левый гиппокампы связаны комиссуральными нервными волокнами, проходящими в спайке свода (commissura fornicis) головного мозга.

Гиппокампы образуют медиальные стенки нижних рогов боковых желудочков (лат. ventriculus lateralis ), расположенных в толще полушарий большого мозга , простираются до самых передних отделов нижних рогов бокового желудочка и заканчиваются утолщениями, разделёнными мелкими бороздками на отдельные бугорки - пальцы ног морского конька (лат. digitationes hippocampi ). С медиальной стороны с гиппокампом сращена бахромка гиппокампа (лат. fimbria hippocampi ), являющаяся продолжением ножки свода конечного мозга . К бахромкам гиппокампа прилегают сосудистые сплетения боковых желудочков.

Функции

Гиппокамп принадлежит к одной из наиболее старых систем мозга - лимбической, чем обусловливается значительная многофункциональность гиппокампа. Предположительно гиппокамп выделяет и удерживает в потоке внешних стимулов важную информацию, выполняя функцию хранилища кратковременной памяти, как ОЗУ компьютера, и функцию последующего её перевода в долговременную. С точкой зрения, что гиппокамп связан с памятью - согласны большинство исследователей, но механизм его работы - предмет исследований. Существует «two-stage memory» теория, что гиппокамп удерживает информацию в бодрствовании, и переводит её в коры полушарий во время сна. Ещё одной функцией гиппокампа является запоминание и кодирование окружающего пространства (пространственная память).

При поражении гиппокампа возникает синдром Корсакова - заболевание, при котором больной при сравнительной сохранности следов долговременной памяти утрачивает память на текущие события. В связи с чем он активируется всякий раз, когда необходимо удержать в фокусе внимания внешние ориентиры, определяющие вектор поведения.

Уменьшение объёма гиппокампа является одним из ранних диагностических признаков при болезни Альцгеймера .

Роль в пространственной памяти и при ориентации

Имеющиеся факты свидетельствуют, что гиппокамп используется для хранения и обработки пространственной информации. Исследования на крысах показали, что нейроны гиппокампа имеют области, чувствительные к положению в пространстве. Эти нейроны называются пространственные клетки (place cells). Некоторые из этих клеток возбуждаются, когда животное обнаруживает себя в определенном месте, вне зависимости от направления движения, большинство же - по меньшей мере частично чувствительны к направлению движения и положению головы.

У крыс некоторые клетки, называемые контекстно-зависимые клетки, могут возбуждаться в зависимости от прошлого животного (ретроспективы) или ожидаемого будущего (перспективы). Разные клетки возбуждаются от разного местоположения животного, так что наблюдая за потенциалом отдельных клеток , можно сказать, где животное находится (или думает, что находится там). Как оказалось, те же пространственные клетки у человека задействованы в поиске пути во время навигации по виртуальным городам. Такие результаты были получены посредством исследования людей с имплантированными в мозг электродами, использованными в диагностических целях для хирургического лечения серьёзных приступов эпилепсии.

Открытие пространственных клеток привело к возникновению идеи, что гиппокамп может играть роль карты - нейронного представления окружающей обстановки и местоположения в ней животного. Исследования показали, что гиппокамп необходим для решения даже простейших задач, требующих пространственной памяти (например, поиск пути к спрятанной цели). Без полностью функционирующего гиппокампа, люди могут не вспомнить, где они были и как добраться до места назначения; потеря ориентации в местности - это один из самых распространенных симптомов амнезии. Томография мозга показывает, что гиппокамп наиболее активен у людей во время успешного перемещения в пространстве, как в примере с виртуальной реальностью.

Также имеются доказательства, что гиппокамп играет роль в поиске кратчайших путей между уже хорошо известными местами. К примеру, таксистам из Лондона необходимо знать большое количество мест и наиболее коротких путей между ними. Исследования одного из университетов Лондона в 2003 году показало, что гиппокамп у таксистов больше, чем у большинства людей, и что наиболее опытные таксисты имеют больший гиппокамп. Помогает ли изначально больший гиппокамп стать таксистом, либо постоянный поиск кратчайшего пути приводит к его росту - ещё не выяснено. Как бы то ни было, во время исследования корреляции между размером серого вещества и временем работы таксистом обнаружилось, что чем больше человек работает таксистом, тем больше у него объём правой части гиппокампа. Было установлено, что общий объём гиппокампа остается неизменным и у контрольной группы, и таксистов. Короче говоря, задняя часть гиппокампа таксистов действительно увеличилась, но за счет передней части. Эти исследования наводят на мысль, что гиппокамп со временем увеличивается в размерах по мере роста его использования.

Искусственный гиппокамп

Примечания

Ссылки

• Физиология человека под редакцией В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. Гиппокамп

Гиппокамп – это отдел обонятельного мозга. Основная его задача заключается в консолидации памяти, что означает ее переход в долговременную из кратковременной, а также в формировании эмоций.

Гиппокамп является парным органом, который располагается в височных отделах полушарий. Связь между ними осуществляется благодаря нервным волокнам головного мозга .

Некоторые специалисты считают, что гиппокамп блокирует влияние фоновой информации. Таким образом, он активизируется каждый раз, когда необходимо сфокусироваться на внешних ориентирах.
Современные исследования доказали, что гиппокамп играет важную роль для ориентации в пространстве, а также для хранения и обработки информации. Имеющиеся данные также свидетельствуют, что некоторые нейроны данного органы чувствительны к своему расположению в пространстве, они называются пространственные клетки . Некоторые из них возбуждаются, когда человек осознает себя в определенном месте, что не зависит от направления движения, некоторые же менее чувствительны.

Изучение пространственных клеток привело к теории о том, что гиппокамп играет роль карты: они помогают человеку или животному определить свое местоположение.

Некоторые клетки гиппокампа даже обладают особенностью возбуждаться в зависимости от ожидаемого будущего или прошлого, некоторые задействуются в пути и служат своеобразным «навигатором» в поиске пути. Доказательство таких возможностей были получены после имплантации электродов в мозг, которые используются для лечения эпилепсии хирургическим путем.

В 2003 году в Университете Калифорнии стартовало интересное исследование, направленное на то, чтобы выяснить, можно ли заменить гиппокамп искусственным. Данный опыт проводится на крысах. Так как основная функция гиппокампа заключается в сохранении долговременной памяти, аналог органа был выполнен в виде чипа с аналогичными функциями: она его часть регистрировала сигналы других отделов мозга, а другая – направляла туда электрические импульсы. Таким образом, искусственный орган представляется собой параллельно работающие нейронные сети. В декабре 2010 года специалисты уже воссоздали аналог гиппокампа и протестировали его свойства. В результате крыса даже смогла запомнить некоторую информацию. Более того, такой протез смог улучшить работу естественного органа. Следующий этап исследования ученые планируют провести на обезьяне и только потом перейти к человеку. Схожесть данного отдела мозга у млекопитающих позволяет делать самые смелые прогнозы относительно создания искусственного гиппокампа и для человека.

Также имеются доказательства того факта, что гиппокамп может помогать находить кротчайшие пути между известными точками. Примером человека, которому такие навыки необходимы в силу своей работы, может служить таксист из Лондона. Проводимое в 2003 году исследование показало, что у людей такой профессии размер гиппокампа больше, чем у других. В испытании приняло участие более 500 человек, работающих таксистами в столице Великобритании. Таким образом, ученые пришли к выводу, что по мере использования данного отдела мозга, он увеличивается в размерах.

Патологии

В случае поражения гиппокампа может развиваться синдром Корсакова , для которого характерен утрата кратковременной памяти при сохранении долговременной. Уменьшение размеров гиппокампа является одним из симптомов развития , что выявляется при диагностике на ранних стадиях. В тех случаях, когда гиппокамп функционирует неправильно, человек не может решить простейшую задачу, добраться до места назначения, начинает теряться в пространстве. Все это основные симптомы .