Hipokampus

Animatsioon hipokampusest (avaneb pildile klõpsamisel)

Hipokampus (ka hippokampus) on üks tähtsamaid komponente selgroogsete ajus. See kuulub aju limbilisse süsteemi ning on seotud emotsioonide, ruumitaju ja informatsiooni salvestamisega lühiajalisest mälust pikaajalisse mällu.

Sõna päritolu

Hipokampuse võrdlus merihobuga. Võrdluse autor on Ungari neuroloog László Seress

Nimetuse võttis kasutusele Veneetsia anatoom Julius Caesar Aranz, kes leidis sarnasusi merihobuga, kasutades ladina keeles sõna hippocampus (mis on tuletatud kreeka sõnadest ἵππος – 'hobune' ja κάμπος – 'merikoletis').

Paiknemine

Hipokampus paikneb oimusagara keskosas asuvas korteksis

Inimestel ja teistel selgroogsetel on kaks hipokampust, mõlemal pool aju üks. Inimesel paikneb hipokampus temporaalsagara ehk oimusagara keskosa poolel asuvas koores. See on ajukoore osa, mis tegeleb põhiliselt kuulmise ja mälestuste moodustamisega. Hipokampusele kannab signaale entorinaalne korteks (põhiline sisend- ja väljundinfo vahendaja). Selles liiguvad ajukoore pealmiste kihtide kaudu sisendinfo hipokampusse ja väljund liigub entorinaalse koore sügavamate kihtide kaudu. Seda mööda liiguvad signaalid paralleelselt mitmetest eri piirkondadest.

Ehitus

Ajukoort ääristavad struktuurid moodustavad limbilise süsteemi. Nende struktuuride alla kuuluvad hipokampus, amügdala, parahipokampaalkäär ja vöökäär. Hipokampus on kolmekihilise ehitusega käändunud struktuur, mis on vastastikuselt ühendatud temporaalsagaras paikneva area entorhinalis'ega, millel on seos suunatajuga. Aferentsed ja eferentsed närvikiud ühendavad hipokampust veel vastaspoolkera hipokampuse, talamuse, hüpotalamuse, ajutüve ja ajuvaheseinaga. Parahipokampaalkäär ümbritseb hipokampust ning osaleb mälu kujunemisel, meenutamisel ja ümbruse äratundmisel. Vöökäär osaleb tähelepanu nõudvate ülesannete lahendamisel ja valu tundmisel.

Funktsioon

Ajalooliselt kõige varasem hüpotees oli, et hipokampus on peamiselt seotud haistmisega, kuid tänapäeval usuvad vähesed teadlased, et haistmine on hipokampuse peamine funktsioon. Aastate jooksul on kujunenud kolm domineerivat teooriat hipokampuse funktsioonide kohta. Pärssimine, mälu ja ruum.

• Esimene, käitumispiirangute teooria oli väga populaarne kuni 1960. aastateni. See tulenes kahest vaatlusest. Hipokampuse kahjustusega loomad kaldusid olema hüperaktiivsed ja neil oli raskusi äsja õpitud pärssiva tegevuse läbiviimisel, eriti, kui tegevus nõudis vaikimist. See teooria on tänapäeval kolmest kõige vähem populaarne.
• Teine teooria seostab hipokampuse mäluga. Hipokampus on aju osa, mis aitab salvestada uusi mälestusi. Uued kogemused, mida tajutakse, jõuavad hipokampusse ja talletuvad seal lühiajaliselt värske mälujäljena. Kordamise ja uuesti läbielamise teel talletatakse mälestus lõpuks püsivate seostena ajukoores. Hipokampusse jõuavad välja ajukoore poolt tuvastamata jäänud mustrid ja kujundid. Hipokampus on mälestuste tekkimiseks väga oluline – kui hipokampus eemaldada, kaob inimesel võime salvestada uusi kogemusi mälestustena. Hipokampuse puhul on oluline selle suurus – mida suurem see ajuosa on, seda parem on mälu. Vanuse kasvades hakkab hipokampuse suurus vähenema, millega koos hakkab vähehaaval halvenema ka mälu. Peamise hoo sai see teooria Scoville’i ja Milneri artiklist (1957), mis kirjeldab kirurgilist hipokampuse eemaldamist, et leevendada epileptilisi hooge Henry Gustav Molaison nimelisel patsiendil. Operatsiooni ootamatu tulemus oli tugev anterograadne (ei suudeta meelde jätta uusi sündmusi, fakte) ja osalt retrograadne (ei suudeta meenutada enne mälukaotust toimunud sündmusi, omandatud teadmisi jms) amneesia. Patsient ei suutnud pärast operatsiooni moodustada uusi episoodilisi mälestusi ega suutnud meelde jätta sündmusi, mis toimusid äsja enne operatsiooni, kuid mäletas neid, mis toimusid aastaid tagasi, näiteks lapsepõlves. Sellest tulenevalt on tehtud aastate jooksul tuhandeid eksperimente, millega on uuritud hipokampuse tegevuspõhiste muudatuste füsioloogiat sünaptilistes ühendustes. Nüüdseks on moodustunud universaalne konsensus, et hipokampus mängib mäluga seonduvas suurt rolli.
• Kolmas tähtis teooria seostab hipokampuse ruumiga. Hipokampus vastutab ka ruumilise mälu ja navigatsiooni eest, millest tulenevalt on suurema hipokampusega inimestel parem orienteerumisvõime. Näiteks muudab taksojuhi ametiga seotud tänavavõrgustike meeldejätmise kohustus ajustruktuuri suurendades hipokampuse ajuregiooni hallaine hulka, parandades sellega taksojuhtide ruumilist mälu. O’Keefe ja tema õpilane Dostrovsky avastasid 1971. aastal roti hipokampusest neuronid, mis aktiveerusid seoses roti asukohast tema keskkonnas. Hoolimata teiste uurijate skeptitsismist, avaldasid O’Keefe ja tema kaastöötajad 1978. aastal raamatu "The Hippocampus as a Cognitive Map". Nüüdseks on peaaegu universaalne konsensus, et ruumiline kodeerimine mängib suurt rolli hipokampuse funktsioonis, aga detailide üle vaieldakse laialdaselt.

Haigused

Alzheimeri tõve korral on hipokampus esimene aju osa, mis kannatab kahjustuse all; mäluprobleemid ja desorientatsioon avalduvad esimeste sümptomitena. Hipokampuse kahjustused võivad tuleneda ka hüpoksiast (hapniku nälg), entsefaliidist või temporaalsagara ehk oimusagara epilepsiast. Tugevalt kahjustunud hipokampusega inimestel võib esineda anterograadset amneesiat (inimene ei suuda meelde jätta uusi sündmusi, fakte vms, kuid enne mälukaotust toimunud sündmusi mäletatakse).

Stress

Hipokampus sisaldab suures mahus glükokortikoidi retseptoreid, millest tulenevalt on hipokampus pikaajalise stressi vastu tundlikum kui teised aju osad. Ka lapse väärkohtlemist seostatakse hipokampuse suurusega. Lapsepõlves kogetud stress suurendab riski kannatada täiskasvanuna psüühikahäirete all alates depressioonist, skisofreeniast ja traumajärgsest ärevushäirest kuni isiksusehäirete, uimastisõltuvuse ja suitsiidikalduvuseni. Suuri erinevusi võib täheldada inimestel, kes on lapsena kogenud verbaalset, füüsilist või seksuaalset väärkohtlemist, unarusse jätmist, lähedase kaotust, vanemate lahutust või peretülisid. Neil on hipokampuse kolm alapiirkonda 5,8–6,5 protsenti väiksemad kui ülejäänutel, kel selliseid negatiivseid lapsepõlvekogemusi olnud ei ole. Neid kolme hipokampuse alapiirkonda võivad kahjustada stressihormoonid, mis tõenäoliselt häirivad ebaküpse aju arenguprotsessis rakkude ja uue koe moodustumist.

Epilepsia

Hipokampust on selgelt seostatud epileptiliste hoogudega. Oimusagara epilepsia korral on kõige sagedasem koekahjustus hipokampuse skleroos. Ei ole veel selge, kas epilepsiat põhjustavad hipokampuse häired või hipokampus on kahjustunud mitmete epilepsia hoogude tagajärjel. Eksperimentaalsetes katsetes, kus loomades on esile kutsutud epileptilisi hooge, on hipokampuse kahjustus väga sage nähtus. See võib tuleneda sellest, et hipokampus on elektriliselt kergesti erutuv ajuosa või sellest, et hipokampus on üks väheseid aju regioone, kus terve elu jooksul toodetakse uusi neuroneid.

Skisofreenia

Otsesed skisofreenia põhjused ei ole täielikult teada, kuid on avastatud mitmeid ajustruktuuri häireid. Kõige põhjalikumalt on uuritud ajukoore muudatusi, aga on ka kirjeldatud seotust hipokampusega. Mitmetes uuringutes on leitud, et skisofreenia patsientidel on hipokampus väiksemaks muutunud. See tuleneb ilmselt arengumuutustest, mitte koekahjustusest, mida on isegi näha patsientidel, kes ei ole kunagi oma haiguse vastu ravi saanud. Mitmed tõestusmaterjalid viitavad muutustele sünaptilises organisatsioonis ja ühenduvuses. Seni pole teada, kas hipokampuse muutused mängivad mingit rolli psühhootilistes sümptomites, mis on skisofreenia kõige tähtsamad tunnused. Anthony Grace ja tema kaastöötajad on eksperimentaalsete loomkatsete baasil välja pakkunud, et hipokampuse väärtalitlus võib põhjustada dopamiini produktsiooni muutust basaalganglias, millest tulenevalt võib väärtalitlus mõjutada kaudselt informatsiooni integratsiooni prefrontaalses korteksis. Teised teadlased on pakkunud välja, et hipokampuse väärtalitlus võib põhjustada pikaajalise mälu häireid, mida on jälgitud skisofreeniaga patsientidel.