Der Hippocampus ist einer der wichtigsten Teile unseres Gehirns. Er ist eine hufeisenförmige Struktur. Er ist verantwortlich für die Übertragung von Daten aus dem Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis. Außerdem steht er mit Emotionen in Verbindung.
Diese Hirnstruktur ist ein Teil des limbischen Systems. Das limbische System ist der höchste Teil der subkortikalen Strukturen, die für Emotionen, Motivation, Instinkte, vegetative Funktionen, Lernen und Gedächtnis verantwortlich sind.
Mit Ausnahme des Hippocampus besteht das limbische System aus dem Hypothalamus, der Septalregion, der limbischen Rinde, den limbischen Kernen, einschließlich der Amygdala, dem basalen Vorderhirn, den Septalkernen, den vorderen Thalamuskernen und den Habenulakernen sowie den Teilen des Hirnstamms und den limbischen Bahnen.
Außerdem ist die Rolle des Hippocampus für das limbische System und das Nervensystem selbst von größter Bedeutung. Zunächst einmal ist der Hippocampus für die Bildung, Organisation und Speicherung von Erinnerungen verantwortlich (1).
Zweitens spielt er eine Rolle bei der Verknüpfung von Empfindungen mit Erinnerungen. Es ist auch mit der Gedächtniskonsolidierung während des Schlafs verbunden.
Position und Anatomie des Hippocampus
Beide Gehirnhälften sind symmetrisch, und der Hippocampus befindet sich in beiden Hemisphären (1). Seine Anatomie ist äußerst wichtig für seine Funktion. Dieser Teil unseres Gehirns empfängt Input und sendet Output über den entorhinalen Kortex. Es handelt sich um eine Struktur, die unterhalb der frontalen Hippocampusregion liegt.
Dieser Teil des Gehirns besteht aus dem CA1-4- oder Cornu ammonis-Segment, dem Subiculum und dem Gyrus dentatus.
Vor allem sind die Unterregionen des Hippocampus über zwei neuronale Schaltkreise miteinander verbunden. Das sind der monosynaptische und der trisynaptische Schaltkreis.
Der monosynaptische Schaltkreis überträgt
Informationen vom entorhinalen Kortex zum CA1 und umgeht den CA3 und
den Gyrus dentatus.
Andererseits sendet der trisynaptische Schaltkreis die Informationen an den Gyrus dentatus über den Weg, der durch das Subiculum führt. Anschließend gelangen die Informationen über die Moosfaserbahn zum CA3.
Funktionen des Hippocampus
Es gibt mehrere Theorien, die den Funktionsumfang des Hippocampus belegen sollen. Zwei davon sind die bekanntesten und die wahrscheinlichsten. Das sind die Theorien, die sich auf das Gedächtnis und den Raum beziehen (1).
Im Jahr 1971 führte die Entdeckung von Hippocampuszellen, die Aktionspotentiale auslösen, zur Bestätigung der Hypothese der Raumtheorie.
Diese Zellen reagierten nämlich, wenn bestimmte Orte im Raum getroffen wurden. Dies sind die sogenannten „Ortsfelder“. Diese Entdeckung führte zu dem Schluss, dass der Hippocampus den Raum abtastet und die Umgebung kartiert.
Der Hippocampus ist also das zentrale räumliche Navigationszentrum in unserem Gehirn.
Das sind die so genannten „Ortsfelder“. Diese Entdeckung führte uns zu dem Schluss, dass der Hippocampus den Raum abtastet und die Umgebung kartiert. Folglich ist der Hippocampus das zentrale räumliche Navigationszentrum in unserem Gehirn.
Die Hypothese der Gedächtnistheorie ist dagegen etwas älter. Sie geht nämlich auf das Jahr 1957 zurück. Nachdem gründliche Experimente zur Entfernung des Hippocampus gezeigt hatten, dass der Hippocampus ein Zentrum im Gehirn ist, das für die Bildung neuer Erinnerungen, sowohl ereignis- als auch faktenbezogener, verantwortlich ist, wurde diese Theorie einflussreicher.
Heute sind sich die Wissenschaftler einig, dass der Hippocampus das wichtigste Gehirnzentrum für das Gedächtnis ist. Allerdings weiß man immer noch nicht mit 100-prozentiger Sicherheit, wie Gedächtnisprozesse genau ablaufen. Einige Wissenschaftler glauben, dass er Erinnerungen mit Erfahrungen verknüpft und sie auf diese Weise speichert.
Andere meinen, dass der Prozess einem bewussten Erinnern von Erinnerungen ähnelt. Einige Theorien besagen, dass der Hippocampus Erinnerungen kontrolliert, indem er Interferenzen und Überschneidungen ähnlicher Erfahrungen reduziert, was schnelle Lernprozesse unterstützt.
Nach einer anderen Theorie ist der Hippocampus ein Index unseres Gehirns und unserer Erfahrungen. Man könnte ihn sich wie einen Buchindex vorstellen, der uns hilft, die gesuchten Informationen in Sekundenschnelle zu finden.
Interessanterweise besagt diese Theorie, dass der Hippocampus die Elemente speichert, nicht die gesamte Erfahrung. Diese Theorie steht im Gegensatz zu der Theorie, die ihn als Gedächtnis plus Erfahrung betrachtet, die durch Empfindungen verstärkt wird.
Darüber hinaus sind sich die Wissenschaftler in folgender Frage uneins. Werden die Langzeitgedächtnisse von diesem Teil des Gehirns unabhängig oder nicht? Ist der Kortex selbst in der Lage, den Gedächtnisabruf durchzuführen?
Dies ist die bekannte Frage der Systemkonsolidierung. Die heute führende Theorie besagt, dass der Hippocampus für den langfristigen Abruf der kontextreichen Erinnerungen notwendig ist. Gleichzeitig ist er für semantische Erinnerungen nicht erforderlich.
Wenn es um andere Funktionen des Hippocampus geht, können wir sagen, dass sein orbitofrontaler Kortex mit der
Regulierung von Stress und Emotionen zusammenhängt. Außerdem sind die posterioren parietalen Kortexe
für die räumliche Verarbeitung sowie für kognitive Prozesse verantwortlich.
Hippocampus und unser Gedächtnis
Wie bereits erwähnt, spielt der Hippocampus eine Schlüsselrolle bei der Schaffung, Organisation und Speicherung neuer Erinnerungen sowie bei der Verbindung einiger Gefühle und Empfindungen mit diesen Erinnerungen (1).
Einfach ausgedrückt, kann ein Duft oder ein Bild, aber auch eine Melodie, oft eine Erinnerung auslösen. Dabei spielt der Hippocampus eine Rolle.
Die verschiedenen Unterregionen des Hippocampus spielen bei bestimmten Arten von Erinnerungen eine wichtige Rolle. Zum Beispiel ist der hintere Teil des Hippocampus an der Verarbeitung räumlicher Erinnerungen beteiligt.
Interessanterweise ist die Bewältigung komplexer Labyrinthe einer Großstadt, insbesondere ihrer Straßen, sowie anderer ähnlicher labyrinthartiger, komplexer Muster, mit dem Wachstum der hinteren Region des Hippocampus verbunden.
Der Hippocampus spielt auch eine Rolle bei der Konsolidierung des Gedächtnisses im Schlaf. Studien zeigen, dass eine aktivere Bewegung des Hippocampus während des Schlafs nach einer Art von Training oder Lernerfahrung zu einem besseren Gedächtnis am nächsten Tag führt.
Das bedeutet nicht, dass die Erinnerungen selbst langfristig im Hippocampus gespeichert werden. Vielmehr wird angenommen, dass der Hippocampus als eine Art Übermittlungszentrum fungiert.
Einfach gesagt, empfängt er die Informationen, registriert sie und speichert sie vorübergehend, bevor er sie an das Langzeitgedächtnis weitergibt.
Schädigung des Hippocampus
Wenn eine Seite des Hippocampus geschädigt und zerstört wird, bleibt die Gedächtnisfunktion nahezu normal, solange die andere Seite intakt ist. Interessanterweise kann eine Schädigung beider Seiten des Hippocampus die Fähigkeit zur Bildung neuer Erinnerungen beeinträchtigen, was als anterograde Amnesie bekannt ist.
Da der Hippocampus eine so wichtige Rolle bei der Bildung neuer Erinnerungen spielt, kann eine Schädigung dieses Teils des Gehirns schwerwiegende langfristige Auswirkungen auf bestimmte Arten von Erinnerungen haben (2).
Die Schädigung des Hippocampus wurde bei der postmortalen Gehirnanalyse von Patienten festgestellt, die an Amnesie litten. Solche Schäden stehen im Zusammenhang mit Problemen bei der Bildung von Erinnerungen wie Daten, Ereignissen oder Namen.
Die genauen Auswirkungen der Hippocampus-Schädigung können je nach dem betroffenen Teil des Hippocampus variieren. Die Forschung zeigt, dass eine Schädigung des linken Hippocampus die Erinnerung an verbale Informationen beeinträchtigt, während eine Schädigung des rechten Hippocampus zu Problemen mit visuellen Informationen führt.
Auch die Funktion des Hippocampus kann mit dem Alter abnehmen. Bis zum Alter von 80 Jahren können Menschen fast 20 Prozent der Nervenverbindungen im Hippocampus verlieren. Nicht alle älteren Menschen weisen diesen Verlust auf, aber diejenigen, die ihn aufweisen, haben schlechtere Ergebnisse bei Gedächtnistests.
MRT-Scans des menschlichen Gehirns ergaben, dass der menschliche Hippocampus zwischen dem 30. und 80. Lebensjahr um etwa 13 Prozent geschrumpft ist. Die Zelldegeneration im Hippocampus wurde auch mit dem Ausbruch der Alzheimer-Krankheit in Verbindung gebracht (2).
Schließlich ist es interessant, einen Fall aus dem Jahr 1953 zu behandeln. In diesem Jahr wurde nämlich eine der ersten Studien zur Funktionsstörung des Hippocampus an einem Patienten durchgeführt, der an Epilepsie litt.
Diesem Patienten wurden der Hippocampus und die ihn umgebenden Strukturen chirurgisch entfernt. Das Ergebnis der Operation war seinerzeit überraschend. Der Patient behielt nämlich alle seine kognitiven Funktionen.
Sie waren nahezu intakt. Leider war er nicht in der Lage, neue Erinnerungen zu speichern. Dieser Zustand wird als anterograde Amnesie bezeichnet. Wir wissen heute, dass diese Art von Amnesie durch eine Funktionsstörung des Hippocampus verursacht wird.
Schauen wir uns an, was bei der Alzheimer-Krankheit passiert. Es kommt zu einem erheblichen Zellverlust im Hippocampus. Infolgedessen leidet der Patient an Gedächtnisstörungen.
Diese Probleme treten bereits in den ersten Stadien der Krankheit auf. Außerdem verliert der Patient die Fähigkeit, neue Zellen im Hippocampus zu produzieren, was mit Depressionen zusammenhängt. Außerdem erhöht sich der Stress bei den Patienten, und dieser Zustand ist auch mit Schizophrenie verbunden.
Diese Erkenntnisse bringen den Hippocampus mit neuropsychiatrischen Erkrankungen in Verbindung. Sie unterstreichen die Anfälligkeit und Empfindlichkeit der Strukturen dieser Region unseres Gehirns. Darüber hinaus werden die Gefahren von Läsionen, Traumata und Verletzungen des Hippocampus und seiner Segmente hervorgehoben.
Schließlich leiden Patienten, die einen Sauerstoffmangel im Gehirn erlitten haben, häufig auch an Schäden des Hippocampus. Dies führt in der Regel zu einer anterograden Amnesie. Außerdem steht ein Hippocampus-Trauma oft im Zusammenhang mit epileptischen Anfällen, die in diesem Teil des Gehirns auftreten.
Infolgedessen kann eine sogenannte Hippocampussklerose (2) auftreten. Dabei handelt es sich um einen Zustand des Verlustes der Zellen des Hippocampus.
Abschluss
Der Hippocampus ist ein Teil unseres Gehirns, der einem Hufeisen ähnelt. Er hat viele wichtige Funktionen. Die wichtigste ist jedoch das Gedächtnis. Genauer gesagt, er überträgt die Daten aus dem Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis.
Schäden am Hippocampus führen daher häufig zu Gedächtnisverlust, der Unfähigkeit, neue Erinnerungen zu bilden, und zur Alzheimer-Krankheit.
- Anand KS, Dhikav V. Hippocampus in health and disease: An overview. Ann Indian Acad Neurol. 2012 Oct;15(4):239-46. doi: 10.4103/0972-2327.104323. PMID: 23349586; PMCID: PMC3548359. Online gefunden unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548359/
- Wible CG. Hippocampus-Physiologie, -Struktur und -Funktion und die Neurowissenschaft der Schizophrenie: eine einheitliche Darstellung der Defizite des deklarativen Gedächtnisses, des Arbeitsgedächtnisses und der schizophrenen Symptome. Behav Sci (Basel). 2013 Jun 21;3(2):298-315. doi: 10.3390/bs3020298. PMID: 25379240; PMCID: PMC4217628. Online gefunden unter: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4217628/