HIPPOCAMPUS: FUNCTIES, ANATOMIE EN PATHOLOGIEËN (MET AFBEELDINGEN) - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

De hippocampus is een hersenstructuur die deel uitmaakt van het limbisch systeem en waarvan de belangrijkste functies de vorming van nieuwe herinneringen - geheugen - en ruimtelijke oriëntatie zijn. Het bevindt zich in de temporale kwab (een van de hogere hersenstructuren), maar maakt ook deel uit van het limbisch systeem en is betrokken bij functies van de lagere structuren.

Tegenwoordig is goed gedocumenteerd dat de belangrijkste functies van de hippocampus verband houden met cognitieve processen; in feite wordt het wereldwijd erkend als de belangrijkste structuur van het geheugen. Er is echter aangetoond hoe deze regio naast memorisatieprocessen nog twee andere activiteiten uitvoert: het remmen van gedrag en ruimtelijke oriëntatie.

Hippocampus illustratie

De hippocampus, van het Latijnse hippocampus, werd in de 16e eeuw ontdekt door de anatoom Giulio Cesare Aranzio. Het dankt zijn naam aan het uiterlijk van zijn structuur, die lijkt op de vorm van het zeepaardje, hippocampus.

Vergelijking tussen ontlede hippocampus en zeepaardje

Aanvankelijk was er enige controverse over de anatomie van dit gebied van de hersenen en het kreeg verschillende namen, zoals "zijderups" of "ramshoorn". Evenzo werd het bestaan ​​van twee verschillende regio's van de hippocampus voorgesteld: "grotere hippocampus" en "kleine hippocampus".

Op dit moment is deze onderverdeling van de hippocampus buiten beschouwing gelaten en wordt deze geclassificeerd als een enkele structuur. Aan de andere kant was de hippocampus bij zijn ontdekking gerelateerd aan het reukvermogen, en er werd verdedigd dat deze hersenstructuur verantwoordelijk was voor het verwerken en registreren van olfactorische stimuli.

Pas in 1900 werd door Vladimir Bechterew de daadwerkelijke werking van de structuur aangetoond en begonnen de geheugenfuncties van de hippocampus te worden onderzocht.

Anatomie en locatie van de hippocampus

De hippocampus is een hersengebied dat zich aan het einde van de cortex bevindt. In het bijzonder is het een gebied waar de cortex zich versmalt tot een enkele laag dicht opeengepakte neuronen.

De hippocampus is dus een klein gebied aan de onderkant van de hersenschors, dat ventrale en dorsale delen omvat.

Illustratie van een hippocampus

Vanwege zijn locatie maakt het deel uit van het limbisch systeem, dat wil zeggen van de groep regio's die wordt aangetroffen in het gebied dat grenst aan de hersenschors en informatie uitwisselt met verschillende hersengebieden.

Het limbisch systeem. Bron: Anatomy & Physiology, Connexions, OpenStax College via Wikimedia Commons

Enerzijds is de belangrijkste bron van hippocampale afferenten de entorinale cortex en deze is sterk verbonden met een groot aantal regio's van de hersenschors. In het bijzonder lijkt de hippocampus nauw verwant te zijn met de prefrontale cortex en het laterale septumgebied.

De verbinding van de hippocampus met deze delen van de cortex verklaart veel van de cognitieve processen en geheugenfuncties die door de structuur worden uitgevoerd.

Aan de andere kant is de hippocampus ook verbonden met de lagere delen van de hersenen. Van dit gebied is aangetoond dat het modulerende inputs ontvangt van de serotonerge, dopaminerge en norepinefrine-systemen, en is sterk verbonden met de thalamus.

Fysiologie

Zeepaardje

De hippocampus werkt op twee manieren, elk met een ander functioneringspatroon en met de deelname van een specifieke groep neuronen. Deze twee modi zijn theta-golven en grote patronen van onregelmatige activiteit (LIA).

Theta-golven verschijnen tijdens staten van alertheid en activiteit, evenals tijdens REM-slaap. Gedurende deze tijd, dat wil zeggen wanneer we wakker zijn of in de REM-slaapfase, werkt de hippocampus door middel van lange en onregelmatige golven geproduceerd door piramidale neuronen en korrelcellen.

Van zijn kant treedt onregelmatige activiteit op tijdens de slaap (behalve in de REM-fase) en op momenten van immobiliteit (wanneer we eten en rusten).

Evenzo lijkt het erop dat hoekige langzame golven degenen zijn die het nauwst verband houden met geheugenprocessen.

Op deze manier zouden de rustmomenten de sleutel zijn, zodat de hippocampus de informatie in zijn hersenstructuren kan opslaan en vasthouden.

Functies van de hippocampus

Hippocampus (rood)

De aanvankelijke hypothese dat de hippocampus functies uitoefende die verband hielden met het reukvermogen, is achterhaald. In feite werd de valsheid van deze mogelijke hippocampusfunctie aangetoond en er is aangetoond dat, ondanks het feit dat dit gebied directe input ontvangt van de bulbus olfactorius, het niet deelneemt aan het sensorisch functioneren.

Door de jaren heen was het functioneren van de hippocampus gerelateerd aan de uitvoering van cognitieve functies. Momenteel richt de functionaliteit van deze regio zich op drie hoofdaspecten: remming, geheugen en ruimte.

De eerste hiervan ontstond in de jaren zestig door de theorie van O'keefe en Nadel over gedragsinhibitie. In die zin ontwikkelden de hyperactiviteit en de moeilijkheid van remming waargenomen bij dieren met laesies in de hippocampus deze theoretische lijn en brachten ze het functioneren van de hippocampus in verband met gedragsremming.

Met betrekking tot het geheugen raakte het gerelateerd aan het beroemde artikel van Scoville en Brenda Milner, waarin werd beschreven hoe de chirurgische vernietiging van de hippocampus bij een patiënt met epilepsie anterograde amnesie en een zeer ernstig retrograde amnesie veroorzaakte.

De derde en laatste functie van de hippocampus werd geïnitieerd door Tolman's 'cognitive mapping'-theorieën en O'Keefe's ontdekking dat neuronen in de hippocampus van ratten activiteit leken te vertonen die verband hield met locatie en ruimtelijke situatie.

Hippocampus en remming

De ontdekking van de rol van de hippocampus bij gedragsinhibitie is vrij recent. In feite wordt deze functie nog onderzocht.

Recente studies hebben zich gericht op het onderzoeken van een specifiek gebied van de hippocampus, de ventrale hippocampus. Bij het onderzoek van deze kleine regio is gepostuleerd dat de hippocampus een belangrijke rol zou kunnen spelen bij zowel gedragsinhibitie als de ontwikkeling van angst.

Het belangrijkste onderzoek naar deze functies werd een paar jaar geleden uitgevoerd door Joshua A. Gordon. De auteur registreerde de elektrische activiteit van de ventrale hippocampus en mediale prefrontale cortex bij muizen door verschillende omgevingen te verkennen, waarvan sommige angstreacties bij de dieren opwekten.

De studie was gericht op het vinden van de synchronisatie van hersenactiviteit tussen hersenregio's, aangezien deze factor een teken is van informatieoverdracht. Omdat de hippocampus en de prefrontale cortex met elkaar verbonden zijn, was de synchronisatie duidelijk in alle omgevingen waarin de muizen werden blootgesteld.

In situaties die angst veroorzaakten bij dieren, werd echter waargenomen dat de synchronisatie tussen beide hersendelen toenam.

Evenzo werd ook aangetoond hoe de prefrontale cortex een toename van theta-ritmeactiviteit ervoer wanneer de muizen zich in een omgeving bevonden die angst- of angstreacties veroorzaakte.

Deze toename in theta-activiteit was gerelateerd aan een opmerkelijke afname van het exploratiegedrag van de muizen, waarvoor werd geconcludeerd dat de hippocampus de regio is die verantwoordelijk is voor het verzenden van de informatie die nodig is om bepaald gedrag te remmen.

Hippocampus en geheugen

In tegenstelling tot de rol die de hippocampus speelt bij remming, is er tegenwoordig een hoge wetenschappelijke consensus over de bevestiging dat deze regio een vitale structuur vormt voor het functioneren en de ontwikkeling van het geheugen.

Er wordt voornamelijk beweerd dat de hippocampus de hersenstructuur is die de vorming van nieuwe herinneringen aan de ervaren gebeurtenissen mogelijk maakt, zowel episodisch als autobiografisch. Op deze manier wordt geconcludeerd dat de hippocampus het gebied van de hersenen is dat het leren en vasthouden van informatie mogelijk maakt.

Deze hypothesen zijn breed aangetoond, zowel door meerdere neurowetenschappelijke onderzoeken als, vooral, door de symptomen veroorzaakt door laesies in de hippocampus.

Er is aangetoond dat ernstige verwondingen in deze regio ernstige problemen veroorzaken bij de vorming van nieuwe herinneringen en vaak ook de herinneringen beïnvloeden die vóór de verwonding zijn gevormd.

De belangrijkste rol van de hippocampus in het geheugen ligt echter meer in het leren dan in het ophalen van eerder opgeslagen informatie. Wanneer mensen een herinnering vormen, wordt deze in feite eerst opgeslagen in de hippocampus, maar met het verstrijken van de tijd krijgt de informatie toegang tot andere delen van de temporale cortex.

Evenzo lijkt de hippocampus geen belangrijke structuur te zijn bij het aanleren van motorische of cognitieve vaardigheden (hoe een instrument te bespelen of logische puzzels op te lossen).

Dit feit onthult de aanwezigheid van verschillende soorten geheugen, die worden bestuurd door verschillende hersengebieden, zodat de hippocampus niet alle geheugenprocessen volledig bestrijkt, maar een groot deel ervan wel.

Hippocampus en ruimtelijke oriëntatie

Onderzoek in rattenhersenen heeft aangetoond dat de hippocampus een reeks neuronen bevat die "plaatsvelden" hebben. Dit betekent dat een groep neuronen in de hippocampus actiepotentialen triggeren (informatie verzenden) wanneer het dier een specifieke plaats in zijn omgeving passeert.

Evenzo beschreef Edmund Rolls hoe bepaalde neuronen in de hippocampus worden geactiveerd wanneer het dier zijn blik op bepaalde aspecten van zijn omgeving richt.

Studies met knaagdieren hebben dus aangetoond dat de hippocampus een vitale regio zou kunnen zijn bij de ontwikkeling van oriëntatiecapaciteit en ruimtelijk geheugen.

Bij mensen zijn de gegevens veel beperkter vanwege de moeilijkheden die dit soort onderzoek met zich meebrengt. Er werden echter ook "site-neuronen" gevonden bij proefpersonen met epilepsie die een invasieve procedure uitvoerden om de bron van hun aanvallen te lokaliseren.

In het onderzoek werden elektroden op de hippocampus van individuen geplaatst en vervolgens werd hun gevraagd om een ​​computer te gebruiken om door een virtuele omgeving te navigeren die een stad vertegenwoordigde.

Gerelateerde ziekten

Laesies in de hippocampus veroorzaken een reeks symptomen, waarvan de meeste verband houden met geheugenverlies en vooral een afname van het leervermogen.

Geheugenproblemen veroorzaakt door ernstig letsel zijn echter niet de enige ziekten die verband houden met de hippocampus. In feite lijken vier belangrijke ziekten een verband te hebben met het functioneren van dit hersengebied. Dit zijn:

Hersendegeneratie

Hersenen van de Alzheimer-patiënt.

Zowel normale als pathologische veroudering van de hersenen lijken nauw verband te houden met de hippocampus.

Geheugenproblemen die verband houden met de leeftijd of de afname van cognitieve vaardigheden die op oudere leeftijd worden ervaren, zijn gerelateerd aan een afname van de neuronale populatie van de hippocampus.

Deze relatie wordt veel duidelijker bij neurodegeneratieve ziekten zoals de ziekte van Alzheimer, waarbij een massale dood van neuronen in dit hersengebied wordt waargenomen.

Spanning

De hippocampus bevat hoge niveaus van mineralocorticoïde receptoren, waardoor deze regio zeer kwetsbaar is voor stress.

Stress kan de hippocampus beïnvloeden door de prikkelbaarheid te verminderen, de genese te remmen en atrofie van sommige van zijn neuronen te veroorzaken.

Deze factoren verklaren de cognitieve problemen of geheugenstoringen die we kunnen ervaren als we gestrest zijn, en ze zijn vooral merkbaar bij mensen met een posttraumatische stressstoornis.

Epilepsie

De hippocampus is vaak het brandpunt van epileptische aanvallen. Hippocampale sclerose is het meest voorkomende type weefselschade bij epilepsie in de temporale kwab.

Het is echter niet duidelijk of epilepsie optreedt als gevolg van afwijkingen in het functioneren van de hippocampus of dat epileptische aanvallen afwijkingen in de hippocampus veroorzaken.

Schizofrenie

Schizofrenie is een neurologische ontwikkelingsziekte waarbij tal van afwijkingen in de hersenstructuur voorkomen.

Het gebied dat het meest met de ziekte wordt geassocieerd, is de hersenschors, maar de hippocampus kan ook belangrijk zijn, aangezien is aangetoond dat veel patiënten met schizofrenie een opmerkelijke afname van de grootte van dit gebied vertonen.

Referenties

1. Burgess N, Maguire EA, O'Keefe J. De menselijke hippocampus en ruimtelijk en episodisch geheugen. Neuron 2002; 35: 625-41.
2. Chicurel ME, Harris KM Driedimensionale analyse van de structuur en samenstelling van CA3 vertakte dendritische stekels en hun synaptische relaties met mosvezelboutons in de hippocampus van de rat. J Comp Neurol 1999; 325: 169-82.
3. Drew LJ, Fusi S, Hen R. Volwassen neurogenese in de hippocampus van zoogdieren: waarom de dentate gyrus? Leer Mem 2013; 20: 710-29.
4. Hales JB, et al. Mediale entorinale cortexlaesies verstoren slechts gedeeltelijk de hippocampusplaatscellen en het hippocampusafhankelijke plaatsgeheugen. Cell Rep 2014; 9: 893-01.
5. Keefe JO, Nadel L. De hippocampus als een cognitieve kaart. Oxford: Clarendon Press. 1978.
6. Kivisaari SL, Probst A, Taylor KI. De perirhinale, entorinale en parahippocampale cortices en hippocampus: een overzicht van functionele anatomie en protocol voor hun segmentatie in MR-afbeeldingen in fMRI. Springer Berlin Heidelberg 2013. p. 239-67.
7. Witter MP, Amaral DG. Entorinale cortex van de aap: V-projecties op de dentate gyrus, hippocampus en subiculair complex. J Comp Neurol 1991; 307: 437-59.