Hipokamps: uzbūve, atmiņa un orientēšanās

Hipokamps guļ deniņu daivas mediālajā daļā, sānu kambara apakšējā raga grīdā, tieši aiz mandeļveida kodola (corpus amygdaloideum). Tas stiepjas no priekšas uz aizmuguri, un tā priekšējā daļa ar paplašinājumu veido tā saukto hipokampa kāju.

Struktūru veido divas savstarpēji ieliektas garozas joslas: Amona rags (cornu Ammonis) ar laukiem no CA1 līdz CA4 un zobainā vija (gyrus dentatus). Tām pievienojas subikuls, kas ir galvenā izvades zona, un entorinālā garoza, kas ir galvenā ievade.

Galvenais izvades ceļš ir forniks, kas kā izliekts baltās vielas kūlis ved uz mamillārajiem ķermeņiem un priekšējo talāmu. Asinis hipokamps saņem galvenokārt no mugurējās smadzeņu artērijas un priekšējās asinsvadu pinuma artērijas zariem.

Atmiņas veidošanās nav ierakstīšana vienā vietā. Notikums, kas sastāv no redzes, dzirdes, smaržas un emocijas, sākumā ir izkliedēts pa dažādiem garozas apvidiem. Hipokamps saņem no tiem saīsinātus signālus un izveido saiti, kas tos sasien kopā.

Šī saite darbojas kā indekss. Kad vēlāk parādās kāds fragments, piemēram, smarža, hipokamps pēc indeksa atjauno pārējo notikuma ainu. Tieši tāpēc viena detaļa var pēkšņi izsaukt veselu atmiņu.

Šūnu līmenī saiti veido sinapšu pastiprināšanās. Ja divi neironi tiek ierosināti kopā, to savienojums kļūst spēcīgāks, un šo parādību sauc par ilgstošo potenciāciju. Tā pirmo reizi tika aprakstīta tieši hipokampā.

1. Garozā izkliedēta informācija par notikumu nonāk entorinālajā garozā.
2. Zobainā vija to pārkodē retā, atdalītā rakstā.
3. CA3 laukā izveidojas savstarpēju saišu tīkls, kas notikumu satur kopā.
4. CA1 un subikuls nodod rezultātu atpakaļ uz garozu.
5. Miega laikā ķēde atkārto ierakstu, un garozā veidojas noturīgas saites.
6. Ar laiku vecās atmiņas kļūst arvien mazāk atkarīgas no hipokampa.

Hipokampā ir neironi, kas izlādējas tikai tad, kad dzīvnieks atrodas noteiktā vietā telpā. Tos sauc par vietu šūnām, un kopā tie veido iekšēju vides karti. Blakus esošajā entorinālajā garozā atrodas režģa šūnas, kuru aktivitāte veido regulāru sešstūru rakstu un kas nodrošina attāluma un virziena mērīšanu.

Šī sistēma cilvēkam darbojas līdzīgi. Pētījumi ar cilvēkiem, kuriem epilepsijas diagnostikas nolūkā ir ievietoti dziļie elektrodi, apstiprina, ka arī cilvēka hipokampā ir šūnas, kas reaģē uz konkrētām vietām un pat uz konkrētiem cilvēkiem vai jēdzieniem.

Telpas karte un notikumu atmiņa nav divas dažādas funkcijas, bet viena un tā pati. Notikums vienmēr notiek kaut kur, un tieši konteksta piesaiste vietai ir viens no veidiem, kā hipokamps atmiņas atšķir vienu no otras.

Dienas laikā izveidotās saites ir trauslas. Naktī, dziļā miega laikā, hipokamps atkārto dienas aktivitātes sekvences paātrinātā tempā, un šie atkārtojumi sakrīt ar noteiktiem garozas viļņiem. Šī saskaņotā atkārtošanās ir viens no galvenajiem atmiņas nostiprināšanas mehānismiem.

Praktiskās sekas ir tiešas. Miega trūkums pasliktina ne tikai uzmanību, bet arī spēju iegaumēt un noturēt jaunu informāciju. Tas ir viens no iemesliem, kāpēc mācīšanās visu nakti pirms eksāmena parasti dod sliktāku rezultātu nekā mērens mācību apjoms ar pietiekamu miegu.

• Regulārs un pietiekams miegs, īpaši dziļā miega fāzes.
• Atkārtošana ar intervāliem, nevis viss materiāls vienā piegājienā.
• Aktīva atsaukšana atmiņā, nevis atkārtota lasīšana.
• Fiziskās aktivitātes, kas uzlabo asinsriti un vielmaiņu smadzenēs.
• Asinsspiediena, cukura līmeņa un dzirdes traucējumu savlaicīga kontrole.

Hipokamps nobriest lēni, un tā savienojumi ar priekšējo garozu turpina attīstīties vēl skolas gados. Tieši nepilnīga nobriešana ir viens no iemesliem, kāpēc cilvēki parasti neatceras pirmos dzīves gadus, lai gan mazs bērns lieliski mācās.

Pieaugušā vecumā struktūra ir stabila, bet jutīga pret dzīvesveidu. Novecojot hipokampa tilpums pakāpeniski samazinās, un ātrums, kādā tas notiek, ir ļoti individuāls. To paātrina augsts asinsspiediens, cukura diabēts, smēķēšana, hronisks stress un miega traucējumi.

Svarīgi, ka daļa vecuma izmaiņu nav neizbēgamas. Fiziskā aktivitāte, aktīva sociālā dzīve, dzirdes traucējumu korekcija un asinsvadu riska faktoru kontrole ir saistīti ar lēnāku kognitīvo funkciju pasliktināšanos.

Alcheimera slimībā izmaiņas sākas entorinālajā garozā un hipokampā, tāpēc pirmais simptoms parasti ir grūtības atcerēties nesenus notikumus, bet senas atmiņas ilgi paliek saglabātas.

Deniņu daivas epilepsijā bieži atrod hipokampa sklerozi, kurā daļa neironu ir bojā gājuši. Šādas lēkmes bieži sākas ar dīvainu sajūtu vēderā, smaržas halucināciju vai jau redzēta sajūtu, un medikamentiem grūti padodošos gadījumos ārstēšana var būt ķirurģiska.

Skābekļa trūkums pēc sirds apstāšanās, saindēšanās ar oglekļa monoksīdu vai smaga hipoglikēmija bojā hipokampu selektīvi. Retāk sastopams pārejošs pilnīgs atmiņas zudums, kad cilvēks dažas stundas nespēj iegaumēt jaunu informāciju un atkārto vienus un tos pašus jautājumus; tas parasti pāriet, bet prasa steidzamu izmeklēšanu.

Pie ārsta jādodas, ja atmiņas traucējumi progresē mēnešu laikā, traucē darbu un ikdienas pienākumus, ja parādās apmaldīšanās pazīstamā vietā, valodas grūtības vai rakstura izmaiņas. Pēkšņs atmiņas zudums, apjukums vai krampji ir iemesls izsaukt neatliekamo medicīnisko palīdzību. Ar šiem stāvokļiem strādā neirologs, psihiatrs un epileptologs.

Attēldiagnostikas pamatmetode ir magnētiskā rezonanse ar īpašiem griezumiem caur deniņu daivu, kas ļauj novērtēt formu, signāla intensitāti un tilpumu. Hipokampa skleroze šādos attēlos redzama kā sarukusi struktūra ar mainītu signālu.

Funkciju vērtē citādi. Neiropsiholoģiskie testi, kuros pārbauda vārdu sarakstu atcerēšanos pēc aizkaves, stāsta atstāstīšanu un attēlu atpazīšanu, bieži atklāj traucējumus agrāk nekā attēli.

• Magnētiskā rezonanse ar epilepsijas vai demences protokolu.
• Hipokampa tilpuma mērīšana un salīdzināšana ar vecuma normu.
• Elektroencefalogrāfija, tostarp ilgstošs video monitorings.
• Neiropsiholoģiskā izmeklēšana episodiskās atmiņas novērtēšanai.
• Asins analīzes un citu atgriezenisku cēloņu izslēgšana, piemēram, vairogdziedzera un B12 vitamīna pārbaude.

Hipokampu bieži jauc ar mandeļveida kodolu, kas atrodas tieši tam priekšā. Mandeļveida kodols piešķir notikumam emocionālu nozīmi, īpaši bailēs; hipokamps veido pašu notikuma ierakstu un kontekstu. Tie strādā kopā, bet to bojājumu sekas ir atšķirīgas.

Otrs izplatīts pārpratums ir uzskats, ka atmiņas glabājas hipokampā. Cilvēki ar abpusēji bojātu hipokampu var spilgti atcerēties bērnību un vienlaikus nespēt iegaumēt jaunu vārdu. Tas nozīmē, ka ilgtermiņa krātuve ir garozā, bet hipokamps ir tās veidotājs un meklētājs.

Mazāk zināms ir tas, ka hipokamps nav tikai pagātnes orgāns. Cilvēki ar tā bojājumu grūtības izjūt arī iztēlojoties nākotni: viņu iedomātās ainas ir nabadzīgas un bez telpiskas sakarības. No tā izriet mūsdienu uzskats, ka viena un tā pati sistēma veido gan atmiņas, gan nākotnes scenārijus, jo abos gadījumos smadzenēm jāsaliek kopā detaļas vienotā ainā.