Hippokampus on yksi aivojemme tärkeimmistä osista. Se on hevosenkengän muotoinen rakenne. Se vastaa tiedon siirtämisestä lyhytkestoisesta muistista pitkäkestoiseen muistiin. Lisäksi se liittyy tunteisiin.
Tämä aivorakenne on osa limbistä järjestelmää. Limbinen järjestelmä on korkein osa subkortikaalisia rakenteita, jotka vastaavat tunteista, motivaatiosta, vaistoista, vegetatiivisista toiminnoista, oppimisesta ja muistista.
Hippokampusta lukuun ottamatta limbinen järjestelmä koostuu hypotalamuksesta, väliseinän alueesta, limbisesta kuoresta, limbisistä ytimistä, mukaan lukien amygdala, tyvitumakkeista, väliseinän ytimistä, etummaisista talamuksen ytimistä ja habenulan ytimistä sekä aivorungon osista ja limbisistä radoista.
Lisäksi hippokampuksen rooli limbisessä järjestelmässä ja itse hermostossa on äärimmäisen tärkeä. Ensinnäkin hippokampus on vastuussa muistojen muodostumisesta, järjestämisestä ja tallentamisesta (1).
Toiseksi sillä on osansa prosessissa, jossa aistimukset yhdistetään muistoihin. Se liittyy myös muistin konsolidointiin unen aikana.
Hippokampuksen sijainti ja anatomia
Aivojen molemmat puoliskot ovat symmetriset, ja hippokampus sijaitsee molemmissa aivopuoliskoissa (1). Sen anatomia on erittäin tärkeä sen toiminnan kannalta. Nimittäin tämä aivojemme osa vastaanottaa syötteitä ja lähettää tuotoksia entorinaalisen aivokuoren kautta. Se on rakenne, joka sijaitsee etummaisen hippokampuksen alueen alapuolella.
Tämä aivojen osa koostuu
CA1-4:stä eli cornu ammonis -segmentistä, subiculumista ja dentate gyrusista.
Hippokampuksen osa-alueet liittyvät toisiinsa ennen kaikkea kahden neuraalisen
piirin kautta. Ne ovat monosynaptinen ja trisynaptinen piiri.
Monosynaptinen piiri välittää
informaatiota entorinaaliselta aivokuorelta CA1:een, ja se ohittaa CA3:n ja
hammaskaaren.
Toisaalta trisynaptinen piiri lähettää informaation dentate gyrusiin polkua pitkin, joka lävistää subiculumin. Seuraavaksi informaatio kulkee CA3:een mossy fiber -reittiä pitkin.
Hippokampuksen toiminnot
Hippokampuksen toimintojen laajuutta pyritään todistamaan useilla teorioilla. Kaksi niistä on tunnetuimpia ja todennäköisimmin oikeita. Ne ovat muistiin ja tilaan liittyvät teoriat (1).
Vuonna 1971 havainto hippokampuksen soluista, jotka purskuttelevat toimintapotentiaalia, johti tilateorian hypoteesin vahvistumiseen.
Nimittäin nämä solut reagoivat, kun tiettyihin paikkoihin avaruudessa osui. Nämä ovat niin sanottuja ”paikkakenttiä”. Tämä löytö johti meidät siihen johtopäätökseen, että hippokampus skannaa tilaa ja kartoittaa ympäristöä.
Siten hippokampus on aivojemme keskeinen avaruudellinen navigointikeskus.
Nämä ovat niin sanottuja ”paikkakenttiä”. Tämä löytö johti meidät siihen johtopäätökseen, että hippokampus skannaa tilaa ja kartoittaa ympäristöä. Tämän seurauksena hippokampus on aivojemme keskeinen avaruudellinen navigointikeskus.
Toisaalta muistiteorian hypoteesi on hieman vanhempi. Se on nimittäin peräisin vuodelta 1957. Sen jälkeen kun perusteelliset hippokampuksen poistokokeet osoittivat, että hippokampus on aivojen keskus, joka vastaa uusien muistojen, sekä tapahtumiin että tosiasioihin liittyvien muistojen, muodostamisesta, tämä teoria sai lisää vaikutusvaltaa.
Tänä päivänä tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että hippokampus on aivojen keskeinen muistin keskus. Emme kuitenkaan vieläkään tiedä tarkalleen 100-prosenttisella varmuudella, miten muistiprosessit tapahtuvat. Jotkut tutkijat uskovat, että se yhdistää muistot kokemuksiin ja että se on niiden tallennustapa.
Toisten mielestä prosessi muistuttaa muistojen tietoista muistelua. Joidenkin teorioiden mukaan hippokampus kontrolloi muistoja vähentämällä samankaltaisten kokemusten interferenssiä ja päällekkäisyyttä, mikä auttaa nopeita oppimisprosesseja.
Toisen teorian mukaan hippokampus on aivojemme ja kokemustemme indeksi. Sitä voisi ajatella kirjahakemistona, joka auttaa meitä löytämään etsimämme tiedon sekunneissa.
Mielenkiintoista on, että tämän teorian mukaan hippokampus tallentaa elementtejä, ei koko kokemusta. Tämä teoria on ristiriidassa sen teorian kanssa, joka havainnoi sitä muistina plus kokemuksena, jota aistimukset vahvistavat.
Tutkijat ovat lisäksi eri mieltä seuraavasta asiasta. Riippuvatko pitkäkestoiset muistot tästä aivojen osasta vai eivät? Pystyykö aivokuori itse suorittamaan muistin palauttamisen?
Tämä on tunnettu kysymys järjestelmien konsolidoinnista. Nykyisin johtava teoria sanoo, että hippokampus on välttämätön kontekstirikkaiden muistojen pitkäaikaismuistiin palauttamiseen. Samaan aikaan sitä ei tarvita semanttisiin muistoihin.
Kun puhutaan
hippokampuksen muista tehtävistä, voidaan sanoa, että sen orbitofrontaalinen aivokuori liittyy
stressin ja tunteiden säätelyyn. Lisäksi posteriorinen parietaalinen aivokuori
on vastuussa avaruudellisesta prosessoinnista sekä kognitiivisista prosesseista.
Hippokampus ja muistimme
Kuten jo mainittiin, hippokampuksella on keskeinen rooli uusien muistojen luomisessa, järjestämisessä ja tallentamisessa sekä joidenkin tunteiden ja aistimusten liittämisessä näihin muistoihin (1).
Lyhyesti sanottuna tuoksu tai kuva sekä melodia voivat usein laukaista muiston. Juuri hippokampuksella on rooli tässä tilanteessa.
Hippokampuksen eri osa-alueilla on tärkeä rooli tietyntyyppisissä muistoissa. Esimerkiksi hippokampuksen takaosa osallistuu avaruudellisten muistojen käsittelyyn.
Huomionarvoista on, että suurkaupungin monimutkaisten sokkeloiden, erityisesti sen katujen, sekä muiden samankaltaisten sokkelomaisten, monimutkaisten kuvioiden hallitseminen on yhteydessä hippokampuksen takaosan alueen kasvuun.
Hippokampuksella on myös rooli muistin lujittamisessa unen aikana. Tutkimukset osoittavat, että aktiivisempi hippokampuksen liike unen aikana jonkinlaisen harjoittelun tai oppimiskokemuksen jälkeen johtaa parempaan muistiin seuraavana päivänä.
Tämä ei tarkoita, että itse muistot tallentuisivat hippokampukseen pitkällä aikavälillä. Sen sijaan hippokampuksen uskotaan toimivan eräänlaisena toimituskeskuksena.
Lyhyesti sanottuna se vastaanottaa tiedon, rekisteröi sen ja varastoi sen väliaikaisesti ennen kuin se toimitetaan pitkäkestoiseen muistiin.
Hippokampuksen vaurioituminen
Jos toinen puoli hippokampuksesta vaurioituu ja tuhoutuu, muistin toiminta säilyy melkein normaalina niin kauan kuin toinen puoli on ehjä. Mielenkiintoista on, että hippokampuksen molempien puolien vaurioituminen voi häiritä kykyä muodostaa uusia muistoja, mikä tunnetaan nimellä anterogradinen amnesia.
Koska hippokampuksella on niin tärkeä rooli uusien muistojen muodostumisessa, aivojen tämän osan vaurioitumisella voi olla vakavia pitkäaikaisia vaikutuksia tietyntyyppisiin muistoihin (2).
Hippokampuksen vaurioita havaittiin muistinmenetyksestä kärsivien potilaiden post mortem-aivoanalyysissä. Tällaiset vauriot liittyvät ongelmiin muistojen, kuten päivämäärien, tapahtumien tai nimien muodostamisessa.
Hippokampusvaurion tarkka vaikutus voi vaihdella sen mukaan, mihin hippokampuksen osaan vaurio kohdistuu. Tutkimukset osoittavat, että vasemman hippokampuksen vaurio vaikuttaa sanallisen tiedon muistamiseen, kun taas oikean hippokampuksen vaurio johtaa ongelmiin visuaalisen tiedon kanssa.
Hippokampuksen toiminta voi myös heikentyä iän myötä. 80 ikävuoteen mennessä ihmiset voivat menettää lähes 20 prosenttia hippokampuksen hermoyhteyksistä. Kaikilla iäkkäillä ihmisillä tätä menetystä ei ole havaittavissa, mutta niillä, joilla se on havaittavissa, muistitestitulokset ovat huonompia.
Ihmisen aivojen magneettikuvaukset osoittivat, että ihmisen hippokampus oli pienentynyt noin 13 prosenttia 30 ja 80 ikävuoden välillä. Hippokampuksen solujen rappeutuminen on yhdistetty myös Alzheimerin taudin puhkeamiseen (2).
Viimeiseksi on mielenkiintoista käsitellä tapausta vuodelta 1953. Tänä vuonna nimittäin tehtiin yksi ensimmäisistä hippokampuksen toimintahäiriötutkimuksista, jotka tehtiin epilepsiapotilaalle.
Tälle potilaalle poistettiin kirurgisesti hippokampus sekä sitä ympäröivät rakenteet. Leikkauksen tulos oli tuolloin yllättävä. Nimittäin potilas säilytti kaikki kognitiiviset toimintonsa.
Ne olivat lähes ennallaan. Valitettavasti hän ei kyennyt luomaan uusia muistoja. Tätä tilaa kutsutaan anterogradiseksi muistinmenetykseksi. Tiedämme nyt, että tämäntyyppinen muistinmenetys johtuu hippokampuksen toimintahäiriöstä.
Katsotaanpa, mitä tapahtuu Alzheimerin taudin yhteydessä. Hippokampuksessa tapahtuu merkittävä solukato. Tämän seurauksena potilas kärsii muistihäiriöistä.
Nämä ongelmat ilmenevät jo taudin alkuvaiheessa. Lisäksi potilas menettää kyvyn tuottaa uusia soluja hippokampuksessa, mikä liittyy masennukseen. Lisäksi se lisää potilaan stressiä, ja tämä tila liittyy myös skitsofreniaan.
Siten nämä havainnot tuovat hippokampuksen ja neuropsykiatrisen sairauden yhteyteen. Se vahvistaa aivojemme tämän alueen rakenteiden haavoittuvuutta ja herkkyyttä. Lisäksi se korostaa hippokampuksen ja sen segmenttien vaurioiden, traumojen ja vammojen aiheuttamia vaaroja.
Loppujen lopuksi potilaat, jotka ovat kärsineet aivojen hapenpuutteesta, kärsivät usein myös hippokampuksen vaurioista. Tämä johtaa yleensä anterogradiseen muistinmenetykseen. Sitä paitsi hippokampusvaurio liittyy usein epileptisiin kohtauksiin, ja juuri tämä aivojen osa majoittaa niitä.
Sen seurauksena voi syntyä tila nimeltä hippokampuskleroosi (2). Se on tila, jossa hippokampuksen solut häviävät.
Johtopäätös
Hippokampus aivojemme osa, joka muistuttaa hevosenkenkää. Sillä on monia tärkeitä tehtäviä. Tärkein yksittäinen on kuitenkin muisti. Tarkemmin sanottuna se siirtää tietoa lyhytkestoisesta muistista pitkäkestoiseen muistiin.
Hippokampuksen vaurioituminen johtaa usein muistin menetykseen, kyvyttömyyteen muodostaa uusia muistoja ja Alzheimerin tautiin.
- 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. Löytyy verkosta osoitteesta: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3548359/
- Wible CG. Hippokampuksen fysiologia, rakenne ja toiminta sekä skitsofrenian neurotiede: yhtenäinen selvitys deklaratiivisen muistin vajeista, työmuistin vajeista ja skitsofrenian oireista. Behav Sci (Basel). 2013 Jun 21;3(2):298-315. doi: 10.3390/bs3020298. PMID: 25379240; PMCID: PMC4217628. Löytyy verkosta osoitteesta: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4217628/