Hipokampus
| Hipokampüs ⓘ | |
|---|---|
 İnsanlarda beynin her iki yarım küresinde birer tane olmak üzere iki hipokampi bulunur. Bunlar serebrumun medial temporal loblarında bulunurlar. İnsan beyninin bu yanal görünümünde, ön lob solda, oksipital lob sağda ve temporal ve parietal loblar, altındaki hipokampilerden birini ortaya çıkarmak için büyük ölçüde çıkarılmıştır. | |
 Hipokampus (en alttaki pembe ampul) limbik sistemin bir parçası olarak | |
| Detaylar | |
| Bir parçası | Temporal lob |
| Tanımlayıcılar | |
| Latince | Hipokampüs |
| Nöroanatominin anatomik terimleri [Vikiveri'de düzenle] | |
Hipokampus (Latince Yunanca ἱππόκαμπος, 'denizatı') insanların ve diğer omurgalıların beyninin önemli bir bileşenidir. İnsanlarda ve diğer memelilerde beynin her iki tarafında birer tane olmak üzere iki hipokampus bulunur. Hipokampus limbik sistemin bir parçasıdır ve kısa süreli hafızadan uzun süreli hafızaya bilginin konsolidasyonunda ve navigasyonu sağlayan uzamsal hafızada önemli roller oynar. Hipokampus, insanlarda ve primatlarda neokortekse nöral projeksiyonlarla allokortekste yer alır. Hipokampus, medial pallium olarak tüm omurgalılarda bulunan bir yapıdır. İnsanlarda, birbirine kenetlenmiş iki ana bölüm içerir: hipokampus (Ammon boynuzu olarak da adlandırılır) ve dentat girus. ⓘ
Alzheimer hastalığında (ve diğer demans türlerinde), hipokampus beynin hasara uğrayan ilk bölgelerinden biridir; kısa süreli hafıza kaybı ve yönelim bozukluğu erken belirtiler arasındadır. Hipokampus hasarı oksijen açlığı (hipoksi), ensefalit veya medial temporal lob epilepsisinden de kaynaklanabilir. Geniş, iki taraflı hipokampal hasarı olan kişiler anterograd amnezi yaşayabilir: yeni anılar oluşturamama ve saklayamama. ⓘ
Farklı nöronal hücre tipleri hipokampüste katmanlar halinde düzgün bir şekilde organize edildiğinden, nörofizyolojiyi incelemek için sıklıkla bir model sistem olarak kullanılmıştır. Uzun süreli güçlenme (LTP) olarak bilinen nöral plastisite formunun ilk olarak hipokampüste meydana geldiği keşfedilmiş ve sıklıkla bu yapıda çalışılmıştır. LTP'nin, anıların beyinde depolandığı ana nöral mekanizmalardan biri olduğuna inanılmaktadır. ⓘ
Model organizmalar olarak kemirgenlerde hipokampus, uzamsal hafıza ve navigasyondan sorumlu bir beyin sisteminin parçası olarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Sıçan ve fare hipokampüsündeki birçok nöron yer hücreleri olarak tepki verir: yani, hayvan çevresinin belirli bir bölümünden geçtiğinde aksiyon potansiyeli patlamaları ateşlerler. Hipokampal yer hücreleri, aktiviteleri atalet pusulası görevi gören baş yönü hücreleriyle ve varsayımsal olarak komşu entorinal korteksteki ızgara hücreleriyle yoğun bir şekilde etkileşime girer. ⓘ
Hipokampus, beynin medial temporal lobunda yer alan, hafıza ve yön bulmada önemli rolü olan bölge. Bir gri cevher tabakası olup, lateral ventrikülün alt boynuz tabanı boyunca uzanır. Filogenetik olarak en eski beyin kısımlarındandır. ⓘ
Hipokampus, hareketlerin davranış biçimine dönüşmesinde önemli role sahip bulunan limbik sistemde rol alır. Ayrıca hafıza ve özellikle de kısa süreli hafıza üzerinde rolü vardır. Uzaysal yön bulmada da etkilidir. Beynin hafıza ve yön bulma ile ilgili bu bölgesine şekil olarak deniz atına benzediği için Yunanca denizatı anlamına gelen hippocampus (Yunanca: ιππος, hippos = at, καμπος, kampos = deniz) adı verilmiştir. ⓘ
Deney hayvanlarında hipokampusun uzay hafızası ve yön bulmadaki rolüyle ilgili çok sayıda çalışma yapılmıştır. Hayvanlar yaşam çevrelerindeki bildik yerlerden geçerken hipokampus nöronlarının aktif hale geçerek aksiyon potansiyelleri oluşturdukları gözlenmiştir. ⓘ
İsim
Lateral ventrikülün temporal boynuzunun tabanı boyunca uzanan sırtın en eski tanımı Venedikli anatomist Julius Caesar Aranzi'ye (1587) aittir ve Aranzi bu yapıyı önce ipekböceğine sonra da denizatına benzetmiştir (Latince hippocampus, Yunanca ἱπόκαμπος, ἵππος, 'at' + κάμπος, 'deniz canavarı'). Yapıyı ilk resmeden Alman anatomist Duvernoy (1729) da "denizatı" ve "ipekböceği" arasında bocaladı. "Koç boynuzu" 1732'de Danimarkalı anatomist Jacob Winsløw tarafından önerildi; ve on yıl sonra Parisli arkadaşı cerrah de Garengeot, cornu Ammonis'i kullandı - genellikle bir koç kafasına sahip olarak temsil edilen eski Mısır tanrısı Amun'un boynuzu. ⓘ
Bir başka referans da pes hippocampi terimiyle ortaya çıkmıştır; bu terim 1672'de Diemerbroeck'e kadar uzanabilir ve at ön ayakları ve balık kuyruğu olan bir deniz canavarı olan mitolojik hippocampus'un geriye katlanmış ön ayakları ve perdeli ayaklarının şekliyle bir karşılaştırma getirmiştir. Hipokampus daha sonra pes hippocampi major olarak tanımlanmış, oksipital boynuzda bitişik bir çıkıntı ile pes hippocampi minor olarak tanımlanmış ve daha sonra calcar avis olarak yeniden adlandırılmıştır. Hipokampusun hippocampus major ve calcar avis'in hippocampus minor olarak yeniden adlandırılması, 1786'da beynin bölümlerinin isimlendirilmesini sistematik hale getiren Félix Vicq-d'Azyr'e atfedilmiştir. Mayer 1779'da yanlışlıkla hippopotamus terimini kullanmış ve Karl Friedrich Burdach 1829'da bu hatayı çözene kadar diğer bazı yazarlar tarafından takip edilmiştir. 1861'de hippocampus minor, Thomas Henry Huxley ve Richard Owen arasında insan evrimi üzerine Büyük Hipokampus Sorunu olarak hicvedilen bir tartışmanın merkezi haline geldi. Hipokampus minör terimi anatomi ders kitaplarında kullanımdan düşmüş ve 1895 tarihli Nomina Anatomica'da resmen kaldırılmıştır. Günümüzde yapı sadece hipokampus olarak adlandırılmakta, cornu Ammonis (yani 'Ammon'un boynuzu') terimi ise hipokampal alt alanlar CA1-CA4'ün isimlerinde varlığını sürdürmektedir. ⓘ
Limbik sistem ile ilişkisi
Limbik sistem terimi 1952 yılında Paul MacLean tarafından korteksin (Latince sınır anlamına gelen limbus) kenarını çevreleyen yapılar kümesini tanımlamak için ortaya atılmıştır: Bunlar arasında hipokampus, singulat korteks, koku korteksi ve amigdala yer almaktadır. Paul MacLean daha sonra limbik yapıların duygunun nöral temelini oluşturduğunu öne sürmüştür. Hipokampus anatomik olarak beynin duygusal davranışla ilgili bölümleriyle (septum, hipotalamik mamiller cisim ve talamustaki ön nükleer kompleks) bağlantılıdır ve genellikle limbik sistemin bir parçası olarak kabul edilir. ⓘ
Anatomi
Hipokampus, alt veya temporal boynuz bölgesindeki her bir lateral ventrikülün tabanından yükselen gri madde dokusunun bir sırtı olarak görülebilir. Bu sırt aynı zamanda arkikorteksin medial temporal lobun içine doğru bir kıvrımı olarak da görülebilir. Hipokampus, parahipokampal girus tarafından gizlendiği için sadece diseksiyonlarda görülebilir. Korteks altı katmandan hipokampusu oluşturan üç ya da dört katmana kadar incelir. ⓘ
Hipokampal formasyon terimi, hipokampus ve ilgili kısımlarını ifade etmek için kullanılır. Ancak hangi kısımların dahil olduğu konusunda bir fikir birliği yoktur. Bazen hipokampüsün dentat girus ve subikulumu içerdiği söylenir. Bazı referanslar dentat girus ve subikulumu hipokampal formasyona dahil ederken, diğerleri presubikulum, parasubikulum ve entorinal korteksi de içerir. Hipokampal oluşum içindeki nöral düzen ve yollar tüm memelilerde çok benzerdir. ⓘ
Dentat girus da dahil olmak üzere hipokampus, denizatına benzetilen kavisli bir tüp şeklindedir ve eski Mısır tanrısı cornu Ammonis olarak tasvir edilen bir koç boynuzuna benzetilir. CA kısaltması hipokampal alt alanlar CA1, CA2, CA3 ve CA4'ün isimlendirilmesinde kullanılır. Korteksin tek bir yoğun piramidal nöron katmanına daraldığı ve bu katmanın sıkı bir U şeklinde kıvrıldığı bir alan olarak ayırt edilebilir. "U "nun bir kenarı - CA4, arkaya bakan, bükülmüş dentat girus içine gömülüdür. Hipokampus, primatlarda ön ve arka kısma veya diğer hayvanlarda ventral ve dorsal kısma sahip olarak tanımlanır. Her iki bölüm de benzer yapıdadır ancak farklı sinir devrelerine aittir. Sıçanda, iki hipokampi, forniks komissürü (hipokampal komissür olarak da adlandırılır) tarafından saplarından birleştirilen bir çift muza benzer. Primatlarda, hipokampusun altta, temporal lobun tabanına yakın kısmı, üstteki kısımdan çok daha geniştir. Bu, kesitte hipokampüsün, kesimin açısına ve konumuna bağlı olarak bir dizi farklı şekil gösterebileceği anlamına gelir. ⓘ
Dentat girus da dahil olmak üzere hipokampusun bir kesitinde birkaç katman gösterilecektir. Dentat girus üç hücre katmanına sahiptir (veya hilus dahil edilirse dört). Katmanlar dıştan içe doğrudur - moleküler katman, iç moleküler katman, granüler katman ve hilus. Hipokampüsteki CA3, tabaka olarak bilinen şu hücre katmanlarına sahiptir: lacunosum-moleculare, radiatum, lucidum, piramidal ve oriens. CA2 ve CA1 de lucidum tabakası dışında bu tabakalara sahiptir. ⓘ
Hipokampusa girdi (çeşitli kortikal ve subkortikal yapılardan) perforan yol aracılığıyla entorhinal korteksten gelir. Entorhinal korteks (EC) birçok kortikal ve subkortikal yapının yanı sıra beyin sapı ile de güçlü ve karşılıklı olarak bağlantılıdır. Farklı talamik çekirdekler (ön ve orta hat gruplarından), medial septal çekirdek, hipotalamusun supramamiller çekirdeği ve beyin sapının raphe çekirdekleri ve locus coeruleus'unun tümü EC'ye akson gönderir, böylece neokorteks ile diğer bağlantılar ve hipokampus arasında bir arayüz görevi görür. ⓘ
EC, hipokampusa bitişik bir kortikal bölge olan parahipokampal girusta bulunur. Bu girus hipokampusu gizler. Parahipokampal girus, karmaşık nesnelerin görsel olarak tanınmasında önemli bir rol oynayan perirhinal kortekse bitişiktir. Ayrıca, hipokampüsün katkısından ayırt edilebilecek şekilde hafızaya katkıda bulunduğuna dair önemli kanıtlar vardır. Tam amnezinin yalnızca hem hipokampus hem de parahipokampus hasar gördüğünde ortaya çıktığı açıktır. ⓘ
Devre
.png)
Hipokampusa ana giriş entorinal korteks (EC) yoluyla olurken, ana çıkış CA1 yoluyla subikuluma olur. Bilgi CA1'e doğrudan ve dolaylı olmak üzere iki ana yolla ulaşır. EC'den gelen ve tabaka III'ten kaynaklanan aksonlar doğrudan perforan yolun kaynağıdır ve CA1 nöronlarının çok distal apikal dendritlerinde sinapslar oluşturur. Buna karşılık, tabaka II'den kaynaklanan aksonlar dolaylı yolun kaynağıdır ve bilgi CA1'e trisinaptik devre yoluyla ulaşır. Bu yolun ilk kısmında, aksonlar perforan yol üzerinden dentat girusun granül hücrelerine (ilk sinaps) projeksiyon yapar. Daha sonra bilgi yosunlu lifler aracılığıyla CA3'e (ikinci sinaps) ulaşır. Buradan Schaffer kollateralleri adı verilen CA3 aksonları hücre gövdesinin derin kısmını terk eder ve apikal dendritlere kadar döngü yapar ve ardından CA1'e uzanır (üçüncü sinaps). CA1'den gelen aksonlar daha sonra entorhinal kortekse geri yansıyarak devreyi tamamlar. ⓘ
CA3'teki sepet hücreleri piramidal hücrelerden uyarıcı girdi alır ve ardından piramidal hücrelere inhibitör bir geri bildirim verir. Bu tekrarlayan inhibisyon, hipokampüsteki uyarıcı tepkileri sönümleyebilen basit bir geri bildirim devresidir. Piramidal hücreler, bazı hafıza işleme mikro devrelerinde bulunan önemli bir mekanizma olan tekrarlayan bir uyarım verir. ⓘ
Diğer bazı bağlantılar hipokampal işlevde önemli rol oynar. EC'ye giden çıkışın ötesinde, prefrontal korteks de dahil olmak üzere diğer kortikal alanlara giden ek çıkış yolları vardır. Önemli bir çıkış forniks yoluyla lateral septal alana ve hipotalamusun mamiller cismine gider (forniks hipokampus ile bağlantı kurar). Hipokampus serotonin, norepinefrin ve dopamin sistemlerinden ve talamusun nükleus reuniens'inden CA1 alanına modülatör girdi alır. Çok önemli bir projeksiyon, hipokampüsün tüm bölümlerine kolinerjik ve gama amino bütirik asit (GABA) uyarıcı lifler (GABAerjik lifler) gönderen medial septal çekirdekten gelir. Medial septal çekirdekten gelen girdiler hipokampüsün fizyolojik durumunun kontrolünde kilit bir rol oynar; bu çekirdeğin yok edilmesi hipokampal teta ritmini ortadan kaldırır ve belirli hafıza türlerini ciddi şekilde bozar. ⓘ
Bölgeler
Hipokampus bölgelerinin işlevsel ve anatomik olarak farklı olduğu gösterilmiştir. Dorsal hipokampus (DH), ventral hipokampus (VH) ve intermediate hipokampus farklı işlevlere hizmet eder, farklı yollarla projeksiyon yapar ve farklı derecelerde yer hücrelerine sahiptir. Dorsal hipokampus uzamsal hafıza, sözel hafıza ve kavramsal bilgilerin öğrenilmesine hizmet eder. Radyal kollu labirent kullanılarak, DH'deki lezyonların uzamsal bellek bozukluğuna neden olduğu, VH lezyonlarının ise olmadığı gösterilmiştir. Projeksiyon yolları medial septal çekirdek ve supramamiller çekirdeği içerir. Dorsal hipokampus ayrıca hem ventral hem de intermediate hipokampal bölgelerden daha fazla yer hücresine sahiptir. ⓘ
Ara hipokampus hem ventral hem de dorsal hipokampus ile örtüşen özelliklere sahiptir. Cenquizca ve Swanson (2007) anterograd izleme yöntemlerini kullanarak, iki birincil koku kortikal alanına ve medial prefrontal korteksin prelimbik alanlarına orta dereceli projeksiyonları tespit etmiştir. Bu bölge en az sayıda yer hücresine sahiptir. Ventral hipokampus korku koşullandırma ve duygusal süreçlerde işlev görür. Anagnostaras ve arkadaşları (2002) ventral hipokampüste yapılan değişikliklerin dorsal ve ventral hipokampüs tarafından amigdalaya gönderilen bilgi miktarını azalttığını ve sonuç olarak sıçanlarda korku koşullanmasını değiştirdiğini göstermiştir. Tarihsel olarak, en eski yaygın hipotez hipokampusun koku alma ile ilgili olduğuydu. Bu fikir, koku alma ampulünden hipokampusa herhangi bir doğrudan projeksiyon bulamayan bir dizi anatomik çalışma ile şüpheye düşürülmüştür. Ancak daha sonraki çalışmalar koku soğancığının lateral entorhinal korteksin ventral kısmına projeksiyon yaptığını ve ventral hipokampustaki CA1 alanının ana koku soğancığına, ön koku çekirdeğine ve birincil koku korteksine aksonlar gönderdiğini doğrulamıştır. Hipokampal koku alma tepkilerine, özellikle de hipokampusun kokulara ilişkin hafızadaki rolüne ilgi duyulmaya devam etmektedir, ancak günümüzde çok az uzman koku almanın birincil işlevi olduğuna inanmaktadır. ⓘ
İşlev
Hipokampal fonksiyon teorileri
Yıllar boyunca, hipokampal işlevle ilgili üç ana fikir literatüre hakim olmuştur: tepki engelleme, epizodik bellek ve uzamsal biliş. Davranışsal inhibisyon teorisi (John O'Keefe ve Lynn Nadel tarafından "frene bas!" olarak karikatürize edilmiştir) 1960'lara kadar çok popülerdi. Gerekçelerinin çoğunu iki gözlemden alıyordu: birincisi, hipokampal hasarlı hayvanların hiperaktif olma eğiliminde olması; ikincisi, hipokampal hasarlı hayvanların, özellikle pasif kaçınma testinde olduğu gibi sessiz kalmayı gerektiriyorsa, daha önce kendilerine öğretilen tepkileri engellemeyi öğrenmekte güçlük çekmeleri. İngiliz psikolog Jeffrey Gray bu düşünceyi geliştirerek hipokampüsün anksiyetedeki rolüne ilişkin tam teşekküllü bir teori haline getirmiştir. İnhibisyon teorisi şu anda bu üç teori arasında en az popüler olanıdır. ⓘ
İkinci büyük düşünce çizgisi hipokampusu hafıza ile ilişkilendirir. Tarihsel öncüleri olmasına rağmen, bu fikir ana ivmesini Amerikalı beyin cerrahı William Beecher Scoville ve İngiliz-Kanadalı nöropsikolog Brenda Milner'ın 2008'deki ölümüne kadar "Hasta H.M." olarak bilinen Amerikalı Henry Molaison'un epileptik nöbetlerini hafifletmeye çalışırken hipokampinin cerrahi olarak tahrip edilmesinin sonuçlarını anlatan ünlü raporundan almıştır. Ameliyatın beklenmedik sonucu şiddetli anterograd ve kısmi retrograd amneziydi; Molaison ameliyattan sonra yeni epizodik anılar oluşturamadı ve ameliyattan hemen önce meydana gelen hiçbir olayı hatırlayamadı, ancak yıllar önce meydana gelen ve çocukluğuna kadar uzanan olaylara ilişkin anılarını korudu. Bu vaka o kadar geniş bir profesyonel ilgi çekmiştir ki Molaison tıp tarihinin en yoğun çalışılan konusu haline gelmiştir. Takip eden yıllarda, benzer seviyelerde hipokampal hasarı ve amnezisi (kaza veya hastalık nedeniyle) olan diğer hastalar da incelenmiş ve binlerce deney hipokampüsteki sinaptik bağlantılarda aktiviteye bağlı değişikliklerin fizyolojisini incelemiştir. Hipokampüsün hafızada bir tür önemli rol oynadığı konusunda artık evrensel bir mutabakat vardır; ancak bu rolün kesin doğası geniş çapta tartışılmaya devam etmektedir. Yakın tarihli bir teori - uzamsal bilişteki rolünü sorgulamaksızın - hipokampüsün, dentat girusun yeni doğan granül hücrelerindeki temsilleri ilişkilendirerek ve bu temsilleri entorinal kortekste üretilen faz presesyonuna dayanarak CA3'te sırayla düzenleyerek yeni epizodik anıları kodladığını öne sürmüştür ⓘ
Hipokampal işlevin üçüncü önemli teorisi hipokampusu mekanla ilişkilendirir. Uzamsal teori ilk olarak Amerikalı psikolog E.C. Tolman'ın insan ve hayvanlardaki "bilişsel haritalar" hakkındaki teorilerinden etkilenen O'Keefe ve Nadel tarafından savunulmuştur. O'Keefe ve öğrencisi Dostrovsky 1971 yılında sıçan hipokampüsünde, sıçanın çevresi içindeki konumuyla ilgili faaliyet gösterdiği anlaşılan nöronlar keşfetti. Diğer araştırmacıların şüpheciliğine rağmen, O'Keefe ve çalışma arkadaşları, özellikle Lynn Nadel, bu soruyu araştırmaya devam ettiler ve sonunda 1978'de çok etkili olan The Hippocampus as a Cognitive Map adlı kitaplarını yazdılar. Hipokampal işlevin uzamsal kodlamada önemli bir rol oynadığı konusunda artık neredeyse evrensel bir mutabakat var, ancak ayrıntılar geniş çapta tartışılıyor. ⓘ
Daha sonraki araştırmalar, hipokampal işlevin hafıza ve mekânsal biliş arasında bölündüğüne dair iki ana görüş arasındaki kopukluğu gidermeye odaklanmıştır. Bazı çalışmalarda, bu alanlar neredeyse birleşme noktasına kadar genişletilmiştir. İki farklı görüşü uzlaştırmak amacıyla, hipokampal işlevin daha geniş bir bakış açısıyla ele alınması ve hem deneyimin düzenlenmesini (Tolman'ın 1948'deki orijinal kavramına göre zihinsel haritalama) hem de bilişin tüm alanlarında yer aldığı düşünülen yönelimsel davranışı kapsayan bir role sahip olduğunun görülmesi önerilmektedir; böylece hipokampüsün işlevi, geniş bir bilişsel haritaların kullanımını içeren rolünde hem hafızayı hem de mekânsal perspektifleri içeren daha geniş bir sistem olarak görülebilir. Bu, Tolman'ın davranışları yönlendiren karmaşık bilişsel mekanizmaları ve amaçları tanımlamaya yönelik orijinal hedefinden doğan amaçsal davranışçılıkla ilgilidir. ⓘ
Hipokampal nöronların spiking aktivitesinin uzamsal olarak ilişkili olduğu ve hafıza ve planlama mekanizmalarının her ikisinin de navigasyon mekanizmalarından evrildiği ve nöronal algoritmalarının temelde aynı olduğu öne sürülmüştür. ⓘ
Birçok çalışmada fonksiyonel manyetik rezonans görüntüleme (fMRI) gibi nörogörüntüleme teknikleri kullanılmış ve yaklaşma-kaçınma çatışmasında fonksiyonel bir rol olduğu kaydedilmiştir. Ön hipokampüsün yaklaşma-kaçınma çatışması işlemesi altında karar verme sürecine dahil olduğu görülmüştür. Bellek, uzamsal biliş ve çatışma işleme işlevlerinin birbirini dışlayan değil, birlikte çalışan işlevler olarak görülebileceği öne sürülmektedir. ⓘ
Hafızadaki rolü
Psikologlar ve sinirbilimciler genellikle hipokampüsün yaşanmış olaylarla ilgili yeni anıların (epizodik veya otobiyografik bellek) oluşumunda önemli bir rol oynadığı konusunda hemfikirdir. Bu işlevin bir parçası da yeni olayların, yerlerin ve uyaranların algılanmasında hipokampal katılımdır. Bazı araştırmacılar hipokampusu genel bildirimsel bellekten (açıkça sözelleştirilebilen anılar - bunlar örneğin epizodik belleğe ek olarak olgulara ilişkin belleği de içerir) sorumlu daha büyük bir medial temporal lob bellek sisteminin parçası olarak görmektedir. Hipokampus ayrıca amigdaladan gelen duygusal bağlamı da kodlar. Duygusal bir olayın meydana geldiği bir yere geri dönmenin o duyguyu uyandırabilmesinin nedeni kısmen budur. Epizodik anılar ve yerler arasında derin bir duygusal bağ vardır. ⓘ
Bilateral simetri nedeniyle beynin her yarım küresinde bir hipokampus bulunur. Eğer hipokampus hasarı sadece bir yarımkürede meydana gelirse ve diğer yarımkürede yapı sağlam kalırsa, beyin normale yakın hafıza işlevini koruyabilir. Her iki yarım küredeki hipokampüsün ciddi şekilde hasar görmesi, yeni anılar oluşturmada derin zorluklara neden olur (anterograd amnezi) ve genellikle hasar oluşmadan önce oluşan anıları da etkiler (retrograd amnezi). Retrograd etki normalde beyin hasarından yıllar öncesine uzansa da, bazı durumlarda daha eski anılar kalır. Eski anıların bu şekilde muhafaza edilmesi, zaman içinde konsolidasyonun anıların hipokampustan beynin diğer bölgelerine aktarılmasını içerdiği fikrine yol açmaktadır. Hipokampüsün nörotoksik lezyonları olan primatlarda hipokampal hücrelerin intrahipokampal transplantasyonu kullanılarak yapılan deneyler, hipokampüsün anıların depolanması için değil ama oluşumu ve hatırlanması için gerekli olduğunu göstermiştir. İnsanlarda hipokampüsün çeşitli bölümlerinin hacmindeki azalmanın belirli hafıza bozukluklarına yol açtığı gösterilmiştir. Özellikle sözel hafızayı tutma etkinliği, sağ ve sol hipokampüsün ön kısımlarıyla ilişkilidir. Hipokampüsün sağ başı, sözel hafızanın hatırlanması sırasında yürütme işlevleri ve düzenleme ile daha fazla ilgilidir. Sol hipokampüsün kuyruğu ise sözel hafıza kapasitesiyle yakından ilişkilidir. ⓘ
Hipokampusun hasar görmesi, yeni beceriler öğrenme yeteneği (örneğin bir müzik aleti çalma veya belirli bulmaca türlerini çözme) gibi bazı hafıza türlerini etkilemez. Bu gerçek, bu tür yeteneklerin farklı bellek türlerine (prosedürel bellek) ve farklı beyin bölgelerine bağlı olduğunu göstermektedir. Ayrıca, amnezik hastalar bilinçli bilginin yokluğunda bile deneyimler için sıklıkla "örtük" hafıza gösterirler. Örneğin, en son gördükleri iki yüzden hangisini tahmin etmeleri istenen hastalar, yüzlerden birini daha önce hiç görmediklerini belirtmelerine rağmen çoğu zaman doğru cevabı verebilirler. Bazı araştırmacılar hipokampusa bağlı olan bilinçli hatırlama ile medial temporal lobun bölümlerine bağlı olan aşinalık arasında ayrım yapmaktadır. ⓘ
Sıçanlar yoğun bir öğrenme olayına maruz kaldıklarında, tek bir eğitim seansından sonra bile olayla ilgili ömür boyu sürecek bir hafızaya sahip olabilirler. Böyle bir olayın hafızası ilk olarak hipokampüste depolanmış gibi görünmektedir, ancak bu depolama geçicidir. Hafızanın uzun süreli depolanmasının çoğu ön singulat kortekste gerçekleşiyor gibi görünmektedir. Böyle yoğun bir öğrenme olayı deneysel olarak uygulandığında, sıçanların hipokampus nöronal genomunda eğitimden bir saat ve 24 saat sonra 5.000'den fazla farklı metillenmiş DNA bölgesi ortaya çıkmıştır. Metilasyon modelindeki bu değişiklikler, genellikle genomun CpG açısından zengin bölgelerinde yeni 5-metilsitozin bölgelerinin oluşması nedeniyle aşağı regüle edilen birçok gende meydana gelmiştir. Ayrıca, muhtemelen DNA'da daha önce var olan 5-metilsitozinlerden (5mC'ler) metil gruplarının çıkarılması nedeniyle diğer birçok gen yukarı regüle edilmiştir. 5mC'nin demetilasyonu, TET enzimlerinin yanı sıra DNA baz eksizyon onarım yolunun enzimleri de dahil olmak üzere birlikte hareket eden birkaç protein tarafından gerçekleştirilebilir (bkz. Öğrenme ve bellekte epigenetik). ⓘ
Serbestçe hareket eden sıçanlar ve fareler üzerinde yapılan çalışmalar, birçok hipokampal nöronun yer alanlarında kümelenen yer hücreleri olarak hareket ettiğini ve hayvan belirli bir konumdan geçtiğinde bu aksiyon potansiyeli patlamalarını ateşlediğini göstermiştir. Hipokampustaki bu yerle ilgili nöral aktivite, bir kısıtlama sandalyesindeyken bir odanın içinde hareket ettirilen maymunlarda da bildirilmiştir. Ancak, yer hücreleri maymunun odadaki gerçek konumundan ziyade nereye baktığına bağlı olarak ateşlenmiş olabilir. Uzun yıllar boyunca, kemirgenlerde yer tepkileri üzerine birçok çalışma yapılmış ve bu çalışmalar büyük miktarda bilgi sağlamıştır. Yer hücresi tepkileri hipokampüsteki piramidal hücreler ve dentat girustaki granül hücreleri tarafından gösterilir. Daha küçük orandaki diğer hücreler inhibitör internöronlardır ve bunlar genellikle ateşleme hızlarında çok daha zayıf olan yerle ilgili varyasyonlar gösterirler. Temsilde uzamsal topografi varsa bile çok azdır; genel olarak hipokampüste yan yana duran hücreler birbiriyle ilişkisiz uzamsal ateşleme modellerine sahiptir. Bir sıçan yer alanının dışında hareket ederken yer hücreleri tipik olarak neredeyse sessizdir, ancak sıçan merkeze yakın olduğunda 40 Hz kadar yüksek sürekli hızlara ulaşır. Rastgele seçilen 30 ila 40 yer hücresinden örneklenen nöral aktivite, bir sıçanın konumunun yüksek güvenle yeniden yapılandırılmasına izin vermek için yeterli bilgi taşır. Yer alanlarının boyutu hipokampüsün uzunluğu boyunca bir gradyan şeklinde değişir; dorsal uçtaki hücreler en küçük alanları, merkeze yakın hücreler daha büyük alanları ve ventral uçtaki hücreler tüm çevreyi kapsayan alanları gösterir. Bazı durumlarda, hipokampal hücrelerin ateşleme hızı sadece yere değil, aynı zamanda bir sıçanın hareket ettiği yöne, seyahat ettiği hedefe veya görevle ilgili diğer değişkenlere de bağlıdır. Yer hücrelerinin ateşlenmesi, faz presesyonu olarak adlandırılan bir süreç olan yerel teta dalgalarıyla ilişkili olarak zamanlanır. ⓘ
İnsanlarda, ilaca dirençli epilepsisi olan hastalar üzerinde yapılan bir çalışma sırasında yere özgü ateşleme düzenine sahip hücreler rapor edilmiştir. Bu hastalar, cerrahi rezeksiyon amacıyla nöbetlerinin kaynağını belirlemek için invaziv bir prosedürden geçiyordu. Hastaların hipokampüslerine tanısal elektrotlar yerleştirildi ve ardından sanal gerçeklik kasabasında dolaşmak için bir bilgisayar kullandılar. Navigasyonla ilgili benzer beyin görüntüleme çalışmaları da hipokampüsün aktif olduğunu göstermiştir. Taksi şoförleri üzerinde bir çalışma yürütülmüştür. Londra'daki siyah taksi şoförlerinin çalışma ruhsatı alabilmek için çok sayıda yerin konumunu ve bu yerler arasındaki en hızlı rotaları öğrenmeleri ve Bilgi olarak bilinen sıkı bir testi geçmeleri gerekmektedir. Yapılan bir araştırma, hipokampüsün arka kısmının bu sürücülerde genel halka göre daha büyük olduğunu ve sürücü olarak görev yapılan sürenin uzunluğu ile bu kısmın hacmindeki artış arasında pozitif bir korelasyon olduğunu göstermiştir. Ayrıca, hipokampusun toplam hacminin değişmediği, çünkü arka kısımda görülen artışın, boyutta göreceli bir azalma gösteren ön kısım pahasına yapıldığı bulunmuştur. Hipokampal oranlardaki bu eşitsizlikten kaynaklanan herhangi bir olumsuz etki bildirilmemiştir. Başka bir çalışmada kör bireylerde tam tersi bulgular elde edilmiştir. Sağ hipokampüsün ön kısmı, gören bireylere kıyasla daha büyük ve arka kısmı daha küçüktü. ⓘ
Beyinde ya hipokampüsün kendisinde bulunan ya da medial entorhinal kortekste bulunan hız hücreleri gibi ona güçlü bir şekilde bağlı olan birkaç yön bulma hücresi vardır. Bu hücreler birlikte uzamsal hafıza işlevi gören bir ağ oluşturur. 1970'lerde keşfedilen bu tür hücrelerin ilki, hipokampüsün bilişsel bir haritada çevrenin nöral bir temsilini vermek için hareket ettiği fikrine yol açan yer hücreleriydi. Hipokampus işlevsiz kaldığında yön bulma etkilenir; insanlar bir yere nasıl geldiklerini ve nasıl ilerleyeceklerini hatırlamakta zorluk çekebilirler. Kaybolmak amnezinin yaygın bir belirtisidir. Hayvanlarla yapılan çalışmalar, özellikle gizli bir hedefe giden yolu bulmayı gerektiren bazı uzamsal hafıza görevlerinin ilk öğrenilmesi ve uzun süreli hafızada tutulması için sağlam bir hipokampüsün gerekli olduğunu göstermiştir. Kemirgen beyninde hipokampus ya da entorinal kortekste bulunan yer hücrelerinin bulunmasından bu yana başka hücreler de keşfedilmiştir. Bunlar baş yönü hücreleri, ızgara hücreleri ve sınır hücreleri olarak atanmıştır. Hız hücrelerinin hipokampal ızgara hücrelerine girdi sağladığı düşünülmektedir. ⓘ
Hayvanlarda yapılan deneyler, hipokampustaki birçok sinir hücresinin yer hafızasını taşıdığını ve hayvan bildik yerlerden geçerken bu sinirlerde hareketlenme olduğunu göstermiştir. Yer hafızası hipokampusun piramidal sinirleri dışında dentat girusun granüllü hücrelerinde bulunur. Hipokampus nöronlarının geri kalan kısmının çoğunu oluşturan inhibitör sinir hücreleri de yere bağlı aktivasyon gösterirler ama bu çok daha zayıftır. ⓘ
Yaklaşma-kaçınma çatışmasının işlenmesindeki rolü
Yaklaşma-kaçınma çatışması, ödüllendirici veya cezalandırıcı olabilecek bir durum sunulduğunda ortaya çıkar ve bunu izleyen karar verme süreci anksiyete ile ilişkilendirilmiştir. fMRI ile yaklaşma-kaçınma karar verme çalışmalarından elde edilen bulgular, uzun süreli bellek veya uzamsal biliş ile açıklanamayan işlevsel bir rol için kanıtlar bulmuştur. Genel bulgular, ön hipokampüsün çatışmaya duyarlı olduğunu ve belirsiz koşullarda karar vermede önemli olduğu görülen daha büyük bir kortikal ve subkortikal ağın parçası olabileceğini göstermiştir. ⓘ
Bir derleme, hipokampüsün çatışma görevlerine dahil olduğunu gösteren bir dizi çalışmaya atıfta bulunmaktadır. Yazarlar, çatışma işlemenin uzamsal navigasyon ve hafıza işlevleriyle nasıl ilişkili olduğunu ve tüm bu işlevlerin birbirini dışlamasının gerekmediğini anlamanın bir zorluk olduğunu öne sürmektedir. ⓘ
Elektroensefalografi
Hipokampus, her biri farklı bir nöral popülasyon aktivitesi modeli ve bir elektroensefalogram (EEG) ile ölçülen elektriksel aktivite dalgaları ile ilişkili iki ana aktivite "modu" gösterir. Bu modlar, kendileriyle ilişkili EEG modellerinden sonra adlandırılır: teta ve büyük düzensiz aktivite (LIA). Aşağıda açıklanan temel özellikler, en kapsamlı şekilde çalışılan hayvan olan sıçan içindir. ⓘ
Teta modu aktif, uyanık davranış durumları (özellikle hareket) ve ayrıca REM (rüya görme) uykusu sırasında ortaya çıkar. Teta modunda EEG'ye 6 ila 9 Hz frekans aralığına sahip büyük düzenli dalgalar hakimdir ve hipokampal nöronların ana grupları (piramidal hücreler ve granül hücreler) seyrek popülasyon aktivitesi gösterir, bu da herhangi bir kısa zaman aralığında hücrelerin büyük çoğunluğunun sessiz olduğu, kalan küçük kısmın ise nispeten yüksek oranlarda, en aktif olanları için bir saniyede 50 sivri uca kadar ateş ettiği anlamına gelir. Aktif bir hücre tipik olarak yarım saniye ile birkaç saniye arasında aktif kalır. Sıçan davrandıkça, aktif hücreler sessizleşir ve yeni hücreler aktif hale gelir, ancak aktif hücrelerin genel yüzdesi aşağı yukarı sabit kalır. Birçok durumda, hücre aktivitesi büyük ölçüde hayvanın uzamsal konumu tarafından belirlenir, ancak diğer davranışsal değişkenler de bunu açıkça etkiler. ⓘ
LIA modu yavaş dalga (rüya görmeyen) uyku sırasında ve ayrıca dinlenme veya yemek yeme gibi uyanık hareketsizlik durumlarında ortaya çıkar. LIA modunda EEG'ye, EEG sinyalinde 25-50 milisaniye süren rastgele zamanlanmış büyük sapmalar olan keskin dalgalar hakimdir. Keskin dalgalar sıklıkla setler halinde üretilir, setler 5 veya daha fazla bireysel keskin dalga içerir ve 500 ms'ye kadar sürer. Hipokampüs içindeki nöronların spiking aktivitesi keskin dalga aktivitesi ile yüksek oranda korelasyon gösterir. Çoğu nöron keskin dalgalar arasında ateşleme hızını düşürür; ancak keskin bir dalga sırasında hipokampal popülasyonun %10'una kadarında ateşleme hızında dramatik bir artış olur ⓘ
Bu iki hipokampal aktivite modu primatlarda olduğu kadar sıçanlarda da görülebilir, ancak primat hipokampüsünde sağlam teta ritmikliği görmek zor olmuştur. Bununla birlikte, niteliksel olarak benzer keskin dalgalar ve nöral popülasyon aktivitesinde benzer duruma bağlı değişiklikler vardır. ⓘ
Teta ritmi
Teta dalgasını üreten altta yatan akımlar esas olarak entorhinal korteks, CA3 ve piramidal hücrelerin dendritlerinin yoğun olarak paketlenmiş nöral katmanları tarafından üretilir. Teta dalgası EEG'de görülen en büyük sinyallerden biridir ve hipokampal teta ritmi olarak bilinir. Bazı durumlarda EEG'ye 3 ila 10 Hz'de düzenli dalgalar hakimdir ve bunlar genellikle saniyeler boyunca devam eder. Bunlar eşik altı membran potansiyellerini yansıtır ve hipokampal nöronların spikingini güçlü bir şekilde modüle eder ve hipokampus boyunca gezici bir dalga modelinde senkronize olur. Trisinaptik devre, hipokampüste birçok beyin bölgesiyle etkileşime giren bir nörotransmisyon rölesidir. Kemirgen çalışmalarından trisinaptik devrenin hipokampal teta ritmini ürettiği öne sürülmüştür. ⓘ
Teta ritmikliği tavşanlarda ve kemirgenlerde çok belirgindir ve ayrıca kedi ve köpeklerde de açıkça mevcuttur. Teta'nın primatlarda görülüp görülmediği henüz net değildir. Sıçanlarda (en kapsamlı şekilde incelenen hayvanlar), teta esas olarak iki durumda görülür: birincisi, bir hayvan yürürken veya başka bir şekilde çevresiyle aktif olarak etkileşime girdiğinde; ikincisi, REM uykusu sırasında. Çok sayıda teori öne sürülmesine rağmen teta'nın işlevi henüz ikna edici bir şekilde açıklanamamıştır. En popüler hipotez onu öğrenme ve hafıza ile ilişkilendirmek olmuştur. Buna bir örnek olarak, bir nöronun uyarılması sırasında teta ritimlerinin, bu uyarımın sinapslar üzerindeki etkisini şekillendirdiği faz verilebilir. Burada kastedilen, teta ritimlerinin öğrenme ve hafızanın sinaptik plastisiteye bağlı olan yönlerini etkileyebileceğidir. Teta sisteminin merkezi düğümü olan medial septum lezyonlarının hafızada ciddi bozulmalara neden olduğu iyi bilinmektedir. Bununla birlikte, medial septum sadece teta kontrolöründen daha fazlasıdır; aynı zamanda hipokampusa giden kolinerjik projeksiyonların ana kaynağıdır. Septal lezyonların etkilerini özellikle teta ritmini ortadan kaldırarak gösterdiği tespit edilmemiştir. ⓘ
Keskin dalgalar
Uyku sırasında veya dinlenme sırasında, bir hayvan çevresiyle meşgul olmadığında, hipokampal EEG, teta dalgalarından biraz daha büyük genlikte düzensiz yavaş dalgaların bir modelini gösterir. Bu örüntü zaman zaman keskin dalgalar adı verilen büyük dalgalanmalarla kesintiye uğrar. Bu olaylar CA3 ve CA1 piramidal hücrelerinde 50 ila 100 milisaniye süren diken aktivitesi patlamaları ile ilişkilidir. Ayrıca, sıçanlarda 150 ila 200 Hz aralığında frekanslara sahip "dalgalanma" adı verilen kısa ömürlü yüksek frekanslı EEG salınımlarıyla da ilişkilidirler ve birlikte keskin dalgalar ve dalgalanmalar olarak bilinirler. Keskin dalgalar en sık uyku sırasında, saniyede ortalama 1 oranında (sıçanlarda) ancak çok düzensiz bir zamansal düzende meydana gelir. Keskin dalgalar aktif olmayan uyanıklık durumlarında daha az sıklıkta görülür ve genellikle daha küçüktür. Keskin dalgalar insanlarda ve maymunlarda da gözlemlenmiştir. Makaklarda keskin dalgalar güçlüdür ancak sıçanlardaki kadar sık görülmez. ⓘ
Keskin dalgaların en ilginç yönlerinden biri hafıza ile ilişkili görünmeleridir. Wilson ve McNaughton 1994'te ve daha sonra yapılan çok sayıda çalışmada, hipokampal yer hücrelerinin örtüşen uzamsal ateşleme alanları olduğunda (ve bu nedenle genellikle neredeyse eşzamanlı olarak ateşlendiklerinde), davranış oturumunu takip eden uyku sırasında korelasyonlu aktivite gösterme eğiliminde oldukları bildirilmiştir. Genellikle reaktivasyon olarak bilinen bu korelasyon artışının esas olarak keskin dalgalar sırasında meydana geldiği bulunmuştur. Keskin dalgaların aslında, hipokampüs içindeki sinaptik bağlantıların güçlendirilmesiyle davranış sırasında ezberlenen nöral aktivite modellerinin yeniden etkinleştirilmesi olduğu öne sürülmüştür. Bu fikir, Buzsáki ve diğerleri tarafından savunulan ve anıların davranış sırasında hipokampüste depolandığını ve daha sonra uyku sırasında neokortekse aktarıldığını öne süren "iki aşamalı bellek" teorisinin önemli bir bileşenini oluşturur. Hebbian teorisindeki keskin dalgalar, hipokampal çıkış yollarının kortikal hedeflerindeki sinaptik değişiklikleri yönlendirdiği öne sürülen postsinaptik hücrelerin presinaptik hücreler tarafından ısrarla tekrarlanan uyarımları olarak görülür. Uykuda veya hareketsizlik sırasında keskin dalgaların ve dalgalanmaların bastırılması, davranış düzeyinde ifade edilen anılara müdahale edebilir, bununla birlikte, yeni oluşan CA1 yer hücresi kodu, mekansal olarak talepkar olmayan görevlerde, keskin dalgaların ve dalgalanmaların ortadan kaldırıldığı bir uykudan sonra bile yeniden ortaya çıkabilir. ⓘ
Uzun vadeli güçlenme
En azından Ramon y Cajal (1852-1934) zamanından beri, psikologlar beynin hafızayı aynı anda aktif olan nöronlar arasındaki bağlantıların gücünü değiştirerek depoladığını tahmin etmişlerdir. Bu fikir 1949 yılında Donald Hebb tarafından resmileştirilmiş, ancak uzun yıllar boyunca açıklanamamıştır. 1973'te Tim Bliss ve Terje Lømo, tavşan hipokampüsünde Hebb'in özelliklerini karşılayan bir fenomen tanımladı: kısa süreli güçlü aktivasyonla indüklenen ve saatler, günler veya daha uzun süren sinaptik yanıtta bir değişiklik. Bu fenomen kısa süre sonra uzun süreli güçlenme (LTP) olarak adlandırıldı. Uzun süreli bellek için aday bir mekanizma olan LTP, o zamandan beri yoğun bir şekilde incelenmiş ve hakkında çok şey öğrenilmiştir. Bununla birlikte, LTP'yi tetikleyebilen hücre içi sinyalleşme basamaklarının karmaşıklığı ve çeşitliliğinin daha eksiksiz bir anlayışı engellediği kabul edilmektedir. ⓘ
Hipokampus, yoğun ve keskin bir şekilde tanımlanmış nöron katmanları nedeniyle LTP'yi incelemek için özellikle elverişli bir bölgedir, ancak benzer türde aktiviteye bağlı sinaptik değişim diğer birçok beyin bölgesinde de gözlemlenmiştir. LTP'nin en iyi çalışılmış şekli hipokampüsün CA1'inde görülmüştür ve dendritik dikenlerde sonlanan ve nörotransmitter glutamat kullanan sinapslarda meydana gelir. Sinaptik değişiklikler, sadece presinaptik aktivasyon ve postsinaptik depolarizasyon aynı anda gerçekleştiğinde kalsiyumun postsinaptik omurgaya girmesine izin verme özelliğine sahip bir hücre yüzeyi reseptörü olan özel bir glutamat reseptörü türü olan N-metil-D-aspartat (NMDA) reseptörüne bağlıdır. NMDA reseptörlerine müdahale eden ilaçlar LTP'yi bloke eder ve bazı hafıza türleri, özellikle de uzamsal hafıza üzerinde önemli etkileri vardır. LTP mekanizmasını devre dışı bırakacak şekilde genetiği değiştirilmiş fareler de genellikle ciddi hafıza eksiklikleri gösterir. ⓘ
Bozukluklar
Yaşlanma
Alzheimer hastalığı ve diğer demans türleri (hipokampal bozulmanın en erken belirtilerden biri olduğu) gibi yaşa bağlı durumlar, hafıza da dahil olmak üzere birçok biliş türü üzerinde ciddi bir etkiye sahiptir. Normal yaşlanma bile epizodik hafıza ve çalışma hafızası (veya kısa süreli hafıza) dahil olmak üzere bazı hafıza türlerinde kademeli bir düşüşle ilişkilidir. Hipokampüsün hafızada merkezi bir rol oynadığı düşünüldüğünden, yaşa bağlı düşüşlerin hipokampal bozulmadan kaynaklanabileceği olasılığına büyük ilgi duyulmuştur. Bazı ilk çalışmalar, yaşlı insanların hipokampüsünde önemli nöron kaybı olduğunu bildirmiştir, ancak daha hassas teknikler kullanan daha sonraki çalışmalar sadece minimal farklılıklar bulmuştur. Benzer şekilde, bazı MRI çalışmaları yaşlı insanlarda hipokampüsün küçüldüğünü bildirmiştir, ancak diğer çalışmalar bu bulguyu yeniden üretememiştir. Bununla birlikte, hipokampüsün büyüklüğü ile hafıza performansı arasında güvenilir bir ilişki vardır; yani yaşa bağlı küçülme olduğunda, hafıza performansı bozulacaktır. Hafıza görevlerinin yaşlılarda gençlere kıyasla daha az hipokampal aktivasyon üretme eğiliminde olduğuna dair raporlar da mevcuttur. Ayrıca, 2011 yılında yayınlanan randomize kontrollü bir çalışma, aerobik egzersizin 55-80 yaş arası yetişkinlerde hipokampüs boyutunu artırabildiğini ve uzamsal hafızayı da geliştirdiğini ortaya koymuştur. ⓘ
Stres
Hipokampus yüksek düzeyde glukokortikoid reseptörleri içerir ve bu da onu diğer beyin bölgelerine göre uzun süreli strese karşı daha savunmasız hale getirir. Şiddetli, uzun süreli travmatik stres yaşayan insanların beynin diğer bölgelerine kıyasla hipokampusta daha fazla atrofi gösterdiğine dair kanıtlar vardır. Bu etkiler travma sonrası stres bozukluğunda ortaya çıkar ve şizofreni ve şiddetli depresyonda bildirilen hipokampal atrofiye katkıda bulunabilir. Çocuklarda ön hipokampal hacim ebeveyn aile geliri ile pozitif ilişkilidir ve bu ilişkiye gelire bağlı stresin aracılık ettiği düşünülmektedir. Yakın zamanda yapılan bir çalışma da depresyonun bir sonucu olarak atrofi olduğunu ortaya koymuştur, ancak bu durum diğer semptomları gidermede etkili olmasalar bile anti-depresanlarla durdurulabilir. ⓘ
Başta kortizol olmak üzere yüksek glukokortikoid seviyelerine yol açan kronik stresin hipokampüste nöronal atrofiye neden olduğu görülmüştür. Bu atrofi, Cushing sendromunda da görülen daha küçük bir hipokampal hacimle sonuçlanır. Cushing sendromundaki yüksek kortizol seviyeleri genellikle diğer rahatsızlıklar için alınan ilaçların sonucudur. Nöron kaybı da bozulmuş nörogenezin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Daha küçük bir hipokampal hacme katkıda bulunan bir başka faktör de, artan glukokortikoidlere yanıt olarak dendritlerin uzunluğunun kısaldığı ve sayısının azaldığı dendritik geri çekilmedir. Bu dendritik geri çekilme geri dönüşümlüdür. Cushing sendromunda kortizolü azaltmaya yönelik ilaç tedavisinden sonra hipokampal hacmin %10'a varan oranda eski haline döndüğü görülmüştür. Bu değişimin dendritlerin yeniden biçimlenmesine bağlı olduğu görülmektedir. Bu dendritik restorasyon stres ortadan kaldırıldığında da gerçekleşebilir. Bununla birlikte, doğumdan kısa bir süre sonra ortaya çıkan stresin hipokampal işlevi yaşam boyunca devam edecek şekilde etkileyebileceğine dair çoğunlukla sıçanların kullanıldığı çalışmalardan elde edilen kanıtlar vardır. ⓘ
Strese karşı cinsiyete özgü tepkilerin de hipokampüs üzerinde etkisi olduğu sıçanlarda gösterilmiştir. Erkek sıçanda kronik stres CA3 bölgesinde dendritik geri çekilme ve hücre kaybı göstermiş ancak bu durum dişide görülmemiştir. Bunun nöroprotektif yumurtalık hormonlarından kaynaklandığı düşünülmüştür. Sıçanlarda, stres koşulları altında hipokampüste DNA hasarı artmaktadır. ⓘ
Epilepsi
Hipokampus, yeni nöronların üretildiği birkaç beyin bölgesinden biridir. Bu nörogenez süreci dentat girus ile sınırlıdır. Yeni nöronların üretimi egzersizden olumlu etkilenebilir veya epileptik nöbetlerden olumsuz etkilenebilir. ⓘ
Temporal lob epilepsisindeki nöbetler yeni nöronların normal gelişimini etkileyebilir ve doku hasarına neden olabilir. Mezial temporal loba özgü Ammon boynuzu sklerozu da dahil olmak üzere hipokampal skleroz, bu tür doku hasarının en yaygın türüdür. Bununla birlikte, epilepsinin genellikle hipokampal anormalliklerden mi kaynaklandığı yoksa hipokampusun nöbetlerin kümülatif etkileri nedeniyle mi hasar gördüğü henüz net değildir. Bununla birlikte, hayvanlarda tekrarlayan nöbetlerin yapay olarak oluşturulduğu deneysel ortamlarda, hipokampal hasar sık görülen bir sonuçtur. Bu durum, hipokampüsteki uyarılabilir glutamat reseptörlerinin konsantrasyonunun bir sonucu olabilir. Hipereksitabilite sitotoksisiteye ve hücre ölümüne yol açabilir. Ayrıca hipokampüsün yaşam boyunca yeni nöronların oluşturulmaya devam ettiği bir bölge olması ve bu süreçteki anormalliklerle de ilgisi olabilir. ⓘ
Şizofreni
Şizofreninin nedenleri tam olarak anlaşılamamıştır, ancak beyin yapısında çok sayıda anormallik bildirilmiştir. En kapsamlı şekilde araştırılan değişiklikler serebral korteksi içerir, ancak hipokampus üzerindeki etkiler de tanımlanmıştır. Birçok raporda şizofreni hastalarında hipokampüs boyutunda azalma tespit edilmiştir. Sol hipokampus sağdan daha fazla etkilenmiş gibi görünmektedir. Belirtilen değişikliklerin büyük ölçüde anormal gelişimin sonucu olduğu kabul edilmiştir. Hipokampal değişikliklerin şizofreninin en önemli özelliği olan psikotik semptomlara neden olmada herhangi bir rol oynayıp oynamadığı belirsizdir. Hayvanlar üzerinde yapılan deneysel çalışmalara dayanarak, hipokampal işlev bozukluğunun bazal ganglionlarda dopamin salınımında bir değişikliğe yol açabileceği ve böylece dolaylı olarak prefrontal korteksteki bilginin entegrasyonunu etkileyebileceği öne sürülmüştür. Hipokampal disfonksiyonun uzun süreli hafızada sıklıkla gözlemlenen bozuklukları açıklayabileceği de öne sürülmüştür. ⓘ
MRI çalışmaları şizofreni hastalarında daha küçük bir beyin hacmi ve daha büyük ventriküller bulmuştur - ancak araştırmacılar küçülmenin şizofreniden mi yoksa ilaçlardan mı kaynaklandığını bilmemektedir. Hipokampus ve talamusun hacminin azaldığı ve globus pallidus hacminin arttığı gösterilmiştir. Kortikal paternler değişmiştir ve özellikle frontal ve temporal loblarda korteksin hacminde ve kalınlığında azalma kaydedilmiştir. Ayrıca, görülen değişikliklerin çoğunun hastalığın başlangıcında mevcut olduğu öne sürülmüştür ki bu da anormal nörogelişim olduğu teorisine ağırlık kazandırmaktadır. ⓘ
Hipokampus, hem nöral hem de fizyolojik etkiler açısından şizofreni patolojisinin merkezi olarak görülmüştür. Şizofreninin altında anormal bir sinaptik bağlantı olduğu genel olarak kabul edilmiştir. Birçok kanıt, hipokampüs içinde ve hipokampüsten sinaptik organizasyon ve bağlantıdaki değişiklikleri ima etmektedir Birçok çalışma, hipokampüs içindeki sinaptik devrede ve bunun prefrontal korteks üzerindeki aktivitesinde işlev bozukluğu bulmuştur. Glutamaterjik yolların büyük ölçüde etkilendiği görülmüştür. CA1 alt alanı diğer alt alanlar arasında en az etkilenen alan olarak görülürken, CA4 ve subikulumun en çok etkilenen alanlar olduğu başka yerlerde bildirilmiştir. Derlemede patolojinin genetik, hatalı nörogelişim veya anormal nöral plastisiteden kaynaklanabileceği sonucuna varılmıştır. Ayrıca şizofreninin bilinen herhangi bir nörodejeneratif bozukluğa bağlı olmadığı sonucuna varılmıştır. Oksidatif DNA hasarı, kronik şizofrenisi olan yaşlı hastaların hipokampüsünde önemli ölçüde artmıştır. ⓘ
Geçici global amnezi
Geçici global amnezi, kısa süreli hafızanın dramatik, ani, geçici ve tama yakın kaybıdır. İskemi, epilepsi, migren ve serebral venöz kan akışının bozulması, hipokampus gibi hafızayla ilgili yapıların iskemisine yol açması gibi çeşitli nedenler varsayılmıştır. ⓘ
Herhangi bir nedene dair bilimsel bir kanıt bulunmamaktadır. Bununla birlikte, bir ataktan 12 ila 24 saat sonra çekilen difüzyon ağırlıklı MRG çalışmaları, hipokampüste küçük nokta benzeri lezyonlar olduğunu göstermiştir. Bu bulgular, metabolik stresin savunmasız hale getirdiği CA1 nöronlarının olası bir etkisine işaret etmektedir. ⓘ
TSSB
Bazı çalışmalar hipokampus hacmindeki azalma ile travma sonrası stres bozukluğu (TSSB) arasındaki ilişkiyi göstermektedir. TSSB'li Vietnam Savaşı gazileri üzerinde yapılan bir çalışmada, bu tür belirtiler göstermeyen gazilere kıyasla hipokampüs hacminde %20 azalma görülmüştür. Bu bulgu 1988'de bir hava gösterisi uçağı kazasında travma geçiren kronik TSSB hastalarında tekrarlanmamıştır (Ramstein, Almanya). Ayrıca, TSSB'li Vietnam gazilerinin savaşmamış ikiz kardeşlerinin de diğer kontrollere göre daha küçük hipokampilere sahip olması, korelasyonun doğası hakkında soru işaretleri yaratmaktadır. 2016 yılında yapılan bir çalışma, daha küçük bir hipokampüsün travma sonrası stres bozukluğu riskini artırdığı ve daha büyük bir hipokampüsün etkili tedavi olasılığını artırdığı teorisini güçlendirmiştir. ⓘ
Mikrosefali
Hipokampus atrofisi mikrosefali hastalarında ve hipokampal gelişim ve nörojenezde eksiklik gösteren insan nokta mutasyonlarını tekrarlayan WDR62 mutasyonlu fare modellerinde karakterize edilmiştir. ⓘ
Diğer hayvanlar
Diğer memeliler
Hipokampus, ekidna gibi monotremlerden insan gibi primatlara kadar tüm memelilerde genel olarak benzer bir görünüme sahiptir. Hipokampal boyutun vücut boyutuna oranı genel olarak artar ve primatlarda ekidnaya göre yaklaşık iki kat daha büyüktür. Bununla birlikte, neokorteksin vücut büyüklüğüne oranına yakın bir oranda artmaz. Bu nedenle, hipokampus kemirgenlerde kortikal mantonun primatlara göre çok daha büyük bir kısmını kaplar. Yetişkin insanlarda beynin her bir tarafındaki hipokampüs hacmi yaklaşık 3,0 ila 3,5 cm3 iken neokorteks hacmi 320 ila 420 cm3'tür. ⓘ
Hipokampüsün büyüklüğü ile uzamsal hafıza arasında da genel bir ilişki vardır. Benzer türler arasında karşılaştırma yapıldığında, uzamsal hafıza için daha büyük bir kapasiteye sahip olanların daha büyük hipokampal hacimlere sahip olma eğiliminde olduğu görülmektedir. Bu ilişki cinsiyet farklılıklarına da uzanır; erkek ve dişilerin uzamsal hafıza yeteneğinde güçlü farklılıklar gösterdiği türlerde, hipokampal hacimde de karşılık gelen farklılıklar gösterme eğilimindedirler. ⓘ
Diğer omurgalılar
Memeli olmayan türlerin memelilerin hipokampusuna benzeyen bir beyin yapısı yoktur, ancak homolog olduğu düşünülen bir beyin yapısı vardır. Hipokampus, yukarıda da belirtildiği gibi, özünde allokorteksin bir parçasıdır. Sadece memeliler tam gelişmiş bir kortekse sahiptir, ancak palyum adı verilen evrimleştiği yapı, lamprey veya hagfish gibi en ilkel olanlar da dahil olmak üzere tüm omurgalılarda mevcuttur. Palyum genellikle üç bölgeye ayrılır: medial, lateral ve dorsal. Medial palyum hipokampüsün öncüsünü oluşturur. Katmanlar S şeklinde bükülmediği veya dentat girus tarafından sarılmadığı için görsel olarak hipokampüse benzemez, ancak homoloji güçlü kimyasal ve işlevsel yakınlıklarla gösterilir. Artık bu hipokampal benzeri yapıların kuşlarda, sürüngenlerde ve balıklarda uzamsal bilişe dahil olduğuna dair kanıtlar bulunmaktadır. ⓘ
Kuşlar
Kuşlarda bu ilişki o kadar iyi kurulmuştur ki çoğu anatomist medial pallial bölgeyi "kuş hipokampusu" olarak adlandırır. Çok sayıda kuş türü, özellikle de yiyecek saklayanlar, güçlü uzamsal becerilere sahiptir. Yiyecek saklayan kuşların diğer kuş türlerine göre daha büyük bir hipokampüse sahip olduğuna ve hipokampüsün hasar görmesinin uzamsal hafızada bozulmalara neden olduğuna dair kanıtlar vardır. ⓘ
Balık
Balıklar için hikaye daha karmaşıktır. Teleost balıklarda (mevcut türlerin büyük çoğunluğunu oluşturur), ön beyin diğer omurgalı türlerine kıyasla çarpıktır: çoğu nöroanatomist, teleost ön beyninin özünde ters çevrilmiş bir çorap gibi dışa dönük olduğuna inanır, böylece çoğu omurgalı için iç kısımda, ventriküllerin yanında bulunan yapılar teleost balıklarda dış kısımda bulunur ve bunun tersi de geçerlidir. Bunun sonuçlarından biri, tipik bir omurgalının medial palliumunun ("hipokampal" bölge) tipik bir balığın lateral palliumuna karşılık geldiğinin düşünülmesidir. Çeşitli balık türlerinin (özellikle Japon balıklarının) deneysel olarak güçlü uzamsal hafıza yeteneklerine sahip oldukları, hatta yaşadıkları alanların "bilişsel haritalarını" oluşturdukları gösterilmiştir. Lateral palyumdaki hasarın uzamsal hafızayı bozduğuna dair kanıtlar vardır. Medial palyumun köpekbalıkları ve vatozlar, hatta lampreys ve hagfish gibi daha ilkel omurgalılarda da benzer bir rol oynayıp oynamadığı henüz bilinmemektedir. ⓘ
Böcekler ve yumuşakçalar
Bazı böcek türleri ve ahtapot gibi yumuşakçalar da güçlü uzamsal öğrenme ve navigasyon yeteneklerine sahiptir, ancak bunlar memeli uzamsal sisteminden farklı çalışıyor gibi görünmektedir, bu nedenle ortak bir evrimsel kökene sahip olduklarını düşünmek için henüz iyi bir neden yoktur; ne de beyin yapısında bu türlerde "hipokampus" benzeri bir şeyin tanımlanmasını sağlayacak yeterli benzerlik yoktur. Bununla birlikte, bazıları böceğin mantar gövdelerinin hipokampüse benzer bir işlevi olabileceğini öne sürmüştür. ⓘ
Ek görseller
Koronal T1 MRI görüntülerinde yeşil renkle vurgulanan hipokampus
Sagittal T1 MR görüntülerinde yeşil renkle vurgulanan hipokampus
Transversal T1 MRI görüntülerinde yeşil renkle vurgulanan hipokampus ⓘ
