HIPPOCAMPUS: FUNKTIONEN, ANATOMIE UND PATHOLOGIEN (MIT BILDERN) - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Der Hippocampus ist eine Gehirnstruktur, die Teil des limbischen Systems ist und deren Hauptfunktionen die Bildung neuer Erinnerungen - Gedächtnis - und räumliche Orientierung sind. Es befindet sich im Temporallappen (einer der höheren Gehirnstrukturen), ist aber auch Teil des limbischen Systems und an Funktionen der unteren Strukturen beteiligt.

Heutzutage ist gut dokumentiert, dass die Hauptfunktionen des Hippocampus mit kognitiven Prozessen zusammenhängen. Tatsächlich ist es weltweit als Hauptstruktur des Gedächtnisses anerkannt. Es wurde jedoch gezeigt, wie diese Region neben dem Auswendiglernen zwei weitere Aktivitäten ausführt: die Hemmung des Verhaltens und die räumliche Orientierung.

Hippocampus-Illustration

Der Hippocampus aus dem lateinischen Hippocampus wurde im 16. Jahrhundert vom Anatom Giulio Cesare Aranzio entdeckt. Es verdankt seinen Namen dem Aussehen seiner Struktur, die der Form des Seepferdchens Hippocampus ähnelt.

Vergleich zwischen seziertem Hippocampus und Seepferdchen

Anfangs gab es einige Kontroversen über die Anatomie dieser Region des Gehirns und es wurden verschiedene Namen wie "Seidenraupe" oder "Widderhorn" vergeben. Ebenso wurde die Existenz von zwei verschiedenen Regionen des Hippocampus vorgeschlagen: "größerer Hippocampus" und "kleiner Hippocampus".

Gegenwärtig wurde diese Unterteilung des Hippocampus nicht berücksichtigt und als einzelne Struktur klassifiziert. Andererseits war der Hippocampus bei seiner Entdeckung mit dem Geruchssinn verbunden, und es wurde verteidigt, dass diese Gehirnstruktur für die Verarbeitung und Aufzeichnung von Geruchsreizen verantwortlich war.

Erst 1900 wurde von Vladimir Bekhterev die tatsächliche Funktionsweise der Struktur demonstriert und die vom Hippocampus ausgeführten Gedächtnisfunktionen untersucht.

Anatomie und Lage des Hippocampus

Der Hippocampus ist eine Gehirnregion, die sich am Ende des Kortex befindet. Insbesondere ist es ein Bereich, in dem sich der Kortex zu einer einzigen Schicht dicht gepackter Neuronen verengt.

Somit ist der Hippocampus eine kleine Region, die sich am unteren Rand der Großhirnrinde befindet und ventrale und dorsale Teile umfasst.

Illustration eines Hippocampus

Aufgrund seiner Lage ist es Teil des limbischen Systems, dh der Gruppe von Regionen in der Region, die an die Hirnrinde grenzt, und tauscht Informationen mit verschiedenen Hirnregionen aus.

Das limbische System. Quelle: Anatomie & Physiologie, Verbindungen, OpenStax College über Wikimedia Commons

Einerseits ist die Hauptquelle für Hippocampus-Afferenzen die entorhinale Kortikalis und sie ist stark mit einer großen Anzahl von Regionen der Hirnrinde verbunden. Insbesondere scheint der Hippocampus eng mit dem präfrontalen Kortex und dem lateralen Septumbereich verwandt zu sein.

Die Verbindung des Hippocampus mit diesen Bereichen des Kortex erklärt einen Großteil der kognitiven Prozesse und Gedächtnisfunktionen, die von der Struktur ausgeführt werden.

Andererseits ist der Hippocampus auch mit den unteren Regionen des Gehirns verbunden. Es wurde gezeigt, dass diese Region modulatorische Eingaben von den serotonergen, dopaminergen und Noradrenalin-Systemen erhält und stark mit dem Thalamus verbunden ist.

Physiologie

Hippocampus

Der Hippocampus arbeitet durch zwei Aktivitätsmodi mit jeweils unterschiedlichen Funktionsmustern und unter Beteiligung einer bestimmten Gruppe von Neuronen. Diese beiden Aktivitätsmodi sind Theta-Wellen und Hauptmuster unregelmäßiger Aktivität (LIA).

Theta-Wellen treten während Wachsamkeits- und Aktivitätszuständen sowie während des REM-Schlafes auf. Während dieser Zeit, dh wenn wir wach sind oder uns in der REM-Schlafphase befinden, arbeitet der Hippocampus mit langen und unregelmäßigen Wellen, die von pyramidenförmigen Neuronen und Granulatzellen erzeugt werden.

Die unregelmäßige Aktivität tritt im Schlaf (außer in der REM-Phase) und in Momenten der Unbeweglichkeit (wenn wir essen und uns ausruhen) auf.

Ebenso scheinen langsame Winkelwellen diejenigen zu sein, die am engsten mit Gedächtnisprozessen zusammenhängen.

Auf diese Weise wären die Momente der Ruhe entscheidend, damit der Hippocampus die Informationen in seinen Gehirnstrukturen speichern und speichern kann.

Funktionen des Hippocampus

Hippocampus (rot)

Die anfängliche Hypothese, dass der Hippocampus Funktionen im Zusammenhang mit dem Geruchssinn ausführte, wurde ersetzt. Tatsächlich wurde die Falschheit dieser möglichen Hippocampusfunktion demonstriert und es wurde gezeigt, dass diese Region trotz der Tatsache, dass sie direkten Input vom Riechkolben erhält, nicht an sensorischen Funktionen beteiligt ist.

Im Laufe der Jahre war die Funktion des Hippocampus mit der Leistung kognitiver Funktionen verbunden. Derzeit konzentriert sich die Funktionalität dieser Region auf drei Hauptaspekte: Hemmung, Gedächtnis und Raum.

Die erste davon entstand in den 1960er Jahren durch die Verhaltenshemmungstheorie von O'keefe und Nadel. In diesem Sinne entwickelten die bei Tieren mit Läsionen im Hippocampus beobachtete Hyperaktivität und die Schwierigkeit der Hemmung diese theoretische Linie und bezogen die Funktion des Hippocampus auf die Hemmung des Verhaltens.

In Bezug auf das Gedächtnis wurde es mit dem berühmten Artikel von Scoville und Brenda Milner in Verbindung gebracht, in dem beschrieben wurde, wie die chirurgische Zerstörung des Hippocampus bei einem Patienten mit Epilepsie eine anterograde Amnesie und eine sehr schwere retrograde Amnesie verursachte.

Die dritte und letzte Funktion des Hippocampus wurde durch Tolmans "Cognitive Mapping" -Theorien und O'Keefes Entdeckung initiiert, dass Neuronen im Hippocampus von Ratten eine Aktivität in Bezug auf Ort und räumliche Situation zu zeigen schienen.

Hippocampus und Hemmung

Die Entdeckung der Rolle des Hippocampus bei der Verhaltenshemmung ist relativ neu. Tatsächlich wird diese Funktion noch untersucht.

Jüngste Studien haben sich auf die Untersuchung einer bestimmten Region des Hippocampus konzentriert, die als ventraler Hippocampus bezeichnet wird. Bei der Untersuchung dieser kleinen Region wurde postuliert, dass der Hippocampus sowohl bei der Hemmung des Verhaltens als auch bei der Entwicklung von Angstzuständen eine wichtige Rolle spielen könnte.

Die wichtigste Studie zu diesen Funktionen wurde vor einigen Jahren von Joshua A. Gordon durchgeführt. Der Autor zeichnete die elektrische Aktivität des ventralen Hippocampus und des medialen präfrontalen Kortex bei Mäusen auf, indem er verschiedene Umgebungen untersuchte, von denen einige bei den Tieren Angstreaktionen hervorriefen.

Die Studie konzentrierte sich auf die Suche nach der Synchronisation der Gehirnaktivität zwischen Hirnregionen, da dieser Faktor ein Zeichen für den Informationstransfer darstellt. Da der Hippocampus und der präfrontale Kortex miteinander verbunden sind, wurde die Synchronisation in allen Umgebungen sichtbar, in denen die Mäuse exponiert waren.

In Situationen, die bei Tieren Angst verursachten, wurde jedoch beobachtet, dass die Synchronisation zwischen beiden Gehirnteilen zunahm.

Ebenso wurde gezeigt, wie der präfrontale Kortex eine Zunahme der Theta-Rhythmus-Aktivität erlebte, wenn sich die Mäuse in Umgebungen befanden, die Angst- oder Angstreaktionen hervorriefen.

Diese Zunahme der Theta-Aktivität war mit einer bemerkenswerten Abnahme des Explorationsverhaltens der Mäuse verbunden, für die der Schluss gezogen wurde, dass der Hippocampus die Region ist, die für die Übertragung der Informationen verantwortlich ist, die zur Hemmung bestimmter Verhaltensweisen erforderlich sind.

Hippocampus und Erinnerung

Im Gegensatz zu der Rolle, die der Hippocampus bei der Hemmung spielt, besteht heute ein hoher wissenschaftlicher Konsens darüber, dass diese Region eine wichtige Struktur für das Funktionieren und die Entwicklung des Gedächtnisses darstellt.

Hauptsächlich wird argumentiert, dass der Hippocampus die Gehirnstruktur ist, die die Bildung neuer Erinnerungen an die erlebten Ereignisse ermöglicht, sowohl episodisch als auch autobiografisch. Auf diese Weise wird der Schluss gezogen, dass der Hippocampus der Bereich des Gehirns ist, der das Lernen und Speichern von Informationen ermöglicht.

Diese Hypothesen wurden sowohl durch mehrere neurowissenschaftliche Untersuchungen als auch vor allem durch die durch Läsionen im Hippocampus hervorgerufenen Symptome weitgehend belegt.

Es hat sich gezeigt, dass schwere Verletzungen in dieser Region tiefgreifende Schwierigkeiten bei der Bildung neuer Erinnerungen verursachen und häufig auch Erinnerungen betreffen, die vor Verletzungen entstanden sind.

Die Hauptrolle des Hippocampus im Gedächtnis liegt jedoch mehr im Lernen als im Abrufen zuvor gespeicherter Informationen. Wenn Menschen ein Gedächtnis bilden, wird es tatsächlich zuerst im Hippocampus gespeichert, aber im Laufe der Zeit greifen die Informationen auf andere Regionen des temporalen Kortex zu.

Ebenso scheint der Hippocampus keine wichtige Struktur beim Erlernen motorischer oder kognitiver Fähigkeiten zu sein (wie man ein Instrument spielt oder logische Rätsel löst).

Diese Tatsache zeigt das Vorhandensein verschiedener Arten von Gedächtnis, die von verschiedenen Gehirnregionen gesteuert werden, so dass der Hippocampus nicht alle Gedächtnisprozesse vollständig abdeckt, sondern einen großen Teil davon.

Hippocampus und räumliche Orientierung

Untersuchungen im Gehirn von Ratten haben gezeigt, dass der Hippocampus eine Reihe von Neuronen enthält, die "Ortsfelder" aufweisen. Dies bedeutet, dass eine Gruppe von Neuronen im Hippocampus Aktionspotentiale auslöst (Informationen überträgt), wenn das Tier einen bestimmten Ort in seiner Umgebung passiert.

Ebenso beschrieb Edmund Rolls, wie bestimmte Neuronen im Hippocampus aktiviert werden, wenn das Tier seinen Blick auf bestimmte Aspekte seiner Umgebung richtet.

Studien mit Nagetieren haben daher gezeigt, dass der Hippocampus eine wichtige Region für die Entwicklung der Orientierungskapazität und des räumlichen Gedächtnisses sein kann.

Beim Menschen sind die Daten aufgrund der Schwierigkeiten, die diese Art der Forschung mit sich bringt, viel begrenzter. Es wurden jedoch auch "Ortsneuronen" bei Patienten mit Epilepsie gefunden, die ein invasives Verfahren durchführten, um die Quelle ihrer Anfälle zu lokalisieren.

In der Studie wurden Elektroden auf dem Hippocampus von Personen platziert und anschließend gebeten, einen Computer zu verwenden, um in einer virtuellen Umgebung zu navigieren, die eine Stadt darstellt.

Verwandte Krankheiten

Läsionen im Hippocampus führen zu einer Reihe von Symptomen, von denen die meisten auf Gedächtnisverlust und insbesondere auf eine Abnahme der Lernfähigkeit zurückzuführen sind.

Gedächtnisprobleme, die durch schwere Verletzungen verursacht werden, sind jedoch nicht die einzigen Krankheiten, die mit dem Hippocampus zusammenhängen. Tatsächlich scheinen vier Hauptkrankheiten in irgendeiner Weise mit der Funktion dieser Gehirnregion verbunden zu sein. Diese sind:

Gehirndegeneration

Gehirn von Alzheimer-Patienten.

Sowohl die normale als auch die pathologische Alterung des Gehirns scheinen eng mit dem Hippocampus verbunden zu sein.

Gedächtnisprobleme im Zusammenhang mit dem Alter oder der Abnahme der kognitiven Fähigkeiten im Alter hängen mit einer Abnahme der neuronalen Population des Hippocampus zusammen.

Diese Beziehung macht sich bei neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer deutlich bemerkbar, bei denen ein massiver Tod von Neuronen in dieser Gehirnregion beobachtet wird.

Stress

Der Hippocampus enthält viele Mineralocorticoidrezeptoren, wodurch diese Region sehr anfällig für Stress ist.

Stress kann den Hippocampus beeinflussen, indem er die Erregbarkeit verringert, die Genese hemmt und eine Atrophie einiger seiner Neuronen verursacht.

Diese Faktoren erklären die kognitiven Probleme oder Gedächtnisstörungen, die auftreten können, wenn wir gestresst sind, und sie machen sich insbesondere bei Menschen mit posttraumatischer Belastungsstörung bemerkbar.

Epilepsie

Der Hippocampus steht häufig im Mittelpunkt epileptischer Anfälle. Hippocampussklerose ist die am häufigsten sichtbare Art der Gewebeschädigung bei Temporallappenepilepsie.

Es ist jedoch nicht klar, ob Epilepsie aufgrund von Funktionsstörungen des Hippocampus auftritt oder ob epileptische Anfälle Anomalien im Hippocampus hervorrufen.

Schizophrenie

Schizophrenie ist eine neurologische Entwicklungskrankheit, bei der zahlreiche Anomalien in der Gehirnstruktur vorliegen.

Die Region, die am meisten mit der Krankheit assoziiert ist, ist die Großhirnrinde. Der Hippocampus könnte jedoch auch wichtig sein, da gezeigt wurde, dass viele Patienten mit Schizophrenie eine bemerkenswerte Abnahme der Größe dieser Region aufweisen.

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