Ippocampo: funzioni, anatomia e patologie (con immagini)
L' ippocampo è una struttura cerebrale che fa parte del sistema limbico e le cui funzioni principali sono la formazione di nuove memorie, memoria e orientamento spaziale.
L'ippocampo cerebrale si trova nel lobo temporale (una delle strutture del cervello superiore) ma è anche parte del sistema limbico ed è coinvolto nelle funzioni delle strutture inferiori.
Oggigiorno è ben documentato che le principali funzioni che svolge sono legate ai processi cognitivi. In realtà, l'ippocampo è globalmente riconosciuto come la struttura principale della memoria.
Tuttavia, è stato dimostrato come questa regione svolga altre due attività oltre ai processi di memorizzazione: l'inibizione del comportamento e l'orientamento spaziale.
L'ippocampo costituisce una regione del cervello che si trova alla fine della corteccia.
Nello specifico, si tratta di un'area in cui la corteccia si assottiglia in un singolo strato di neuroni densamente impacchettati.
In questo modo, l'ippocampo è una piccola regione a forma di S che si trova sul bordo inferiore della corteccia cerebrale, e che include le parti ventrale e dorsale.
A causa della sua posizione, fa parte del sistema limbico, cioè del gruppo di regioni che si trovano nella regione che confina con la corteccia cerebrale e scambia informazioni con diverse regioni del cervello.
Da un lato, la principale fonte di afferenze dell'ippocampo è la corteccia entorinale ed è fortemente connessa con un gran numero di regioni della corteccia cerebrale.
Nello specifico, sembra che l'ippocampo sia strettamente correlato alla corteccia prefrontale e all'area del setto laterale.
La connessione dell'ippocampo con queste zone della corteccia spiega gran parte dei processi cognitivi e delle funzioni di memoria che la struttura svolge.
D'altra parte, l'ippocampo è anche collegato alle regioni inferiori del cervello.
In questo senso, è stato dimostrato come questa regione riceva input modulatori dei sistemi serotoninergici, dopaminergici e noradrenalici ed è fortemente connessa con il talamo.
Fisiologia dell'ippocampo
Come abbiamo detto, l'ipotesi iniziale secondo cui l'ippocampo ha svolto funzioni legate al senso dell'olfatto è stata superata.
In effetti, è stata dimostrata la falsità di questa possibile funzione dell'ippocampo e si è dimostrato che, sebbene questa regione riceva affetti diretti dal bulbo olfattivo, non partecipa al funzionamento sensoriale.
Nel corso degli anni, l'operazione dell'ippocampo era correlata all'esecuzione delle funzioni cognitive.
Attualmente, la funzionalità di questa regione si concentra su tre aspetti principali: inibizione, memoria e spazio.
Il primo di questi è emerso negli anni '60 attraverso la teoria dell'inibizione del comportamento di O'keefe e Nadel.
In questo senso, l'iperattività e la difficoltà di inibizione osservate negli animali con lesioni nell'ippocampo hanno sviluppato questa linea teorica e correlato il funzionamento dell'ippocampo con l'inibizione comportamentale.
Per quanto riguarda la memoria, iniziò ad essere collegata al famoso articolo di Scoville e Brenda Milner, che descriveva come la distruzione chirurgica dell'ippocampo in un paziente con epilessia provocasse amnesia anterograda e un'amnesia retrograda molto grave.
La terza e ultima funzione dell'ippocampo fu iniziata dalle teorie delle "mappe cognitive" di Tolman e dalla scoperta di O'Keefe che i neuroni nell'ippocampo dei ratti sembravano mostrare attività legate alla posizione e alla situazione spaziale.
Ippocampo e inibizione
La scoperta del ruolo dell'ippocampo nell'inibizione comportamentale è abbastanza recente. In realtà, questa funzione è ancora sotto inchiesta.
In questo senso, studi recenti si sono concentrati sull'esame di una regione specifica dell'ippocampo chiamata ippocampo ventrale.
Nell'indagine su questa piccola regione, è stato ipotizzato che l'ippocampo potrebbe svolgere un ruolo importante sia nell'inibizione comportamentale che nello sviluppo dell'ansia.
Lo studio più importante su queste funzioni è stato condotto alcuni anni fa da Joshua A. Gordon.
L'autore ha registrato l'attività elettrica dell'ippocampo ventrale e della corteccia prefrontale mediale nei topi esplorando ambienti diversi, alcuni dei quali hanno suscitato risposte di ansia agli animali.
Lo studio si è concentrato sulla ricerca della sincronizzazione dell'attività cerebrale tra le regioni del cervello, poiché questo fattore costituisce un singo trasferimento di informazioni.
Come l'ippocampo e la corteccia prefrontale sono collegati, la sincronizzazione è diventata evidente in tutti gli ambienti in cui è stata esposta ai topi.
Tuttavia, nelle situazioni che hanno prodotto ansia per gli animali, è stato osservato che la sincronizzazione tra entrambe le parti cerebrali è stata aumentata.
Allo stesso modo, è stato anche dimostrato come la corteccia prefrontale abbia sperimentato un aumento dell'attività del ritmo theta quando i topi erano in ambienti che producevano risposte di paura o ansia.
Questo aumento dell'attività teta era correlato a una notevole diminuzione del comportamento di scansione dei topi, per cui si è concluso che l'ippocampo è la regione responsabile della trasmissione delle informazioni necessarie per inibire certi comportamenti.
Ippocampo e memoria
A differenza del ruolo svolto dall'ippocampo nell'inibizione, oggi c'è un alto consenso scientifico nell'affermare che questa regione costituisce una struttura vitale per il funzionamento e lo sviluppo della memoria.
Principalmente, si sostiene che l'ippocampo è la struttura cerebrale che consente la formazione di nuovi ricordi di eventi vissuti, sia episodici che autobiografici.
In questo modo, si conclude che l'ippocampo è l'area del cervello che consente l'apprendimento e la conservazione delle informazioni.
Queste ipotesi sono state ampiamente dimostrate da molteplici indagini neuroscientifiche e, soprattutto, dalla sintomatologia che produce lesioni nell'ippocampo.
In questo senso, è stato dimostrato come le lesioni gravi in questa regione causino profonde difficoltà nella formazione di nuove memorie e spesso colpiscano anche le memorie formate prima della lesione.
Tuttavia, il ruolo principale dell'ippocampo nella memoria risiede più nell'apprendimento che nel recupero di informazioni precedentemente memorizzate.
Infatti, si sostiene che quando le persone formano una memoria, questa viene prima memorizzata nell'ippocampo, ma con il passare del tempo l'informazione accede ad altre regioni della corteccia temporale.
Allo stesso modo, l'ippocampo non sembra essere una struttura importante nell'apprendimento delle abilità motorie o cognitive (come suonare uno strumento o risolvere enigmi logici).
Questo fatto rivela la presenza di diversi tipi di memoria, che sono governati da diverse regioni del cervello, così che l'ippocampo non copre tutti i processi mnesici in toto ma una buona parte di essi.
Ippocampo e orientamento spaziale
La ricerca sui cervelli di ratto ha dimostrato che l'ippocampo contiene una serie di neuroni che hanno "campi di posizionamento".
Ciò significa che un gruppo di neuroni nell'ippocampo innesca potenziali d'azione (trasmettere informazioni) quando l'animale passa attraverso un luogo specifico nel suo ambiente.
Allo stesso modo, Edmund Rolls ha descritto come determinati neuroni dell'ippocampo vengono attivati quando l'animale concentra il suo sguardo su determinati aspetti del suo ambiente.
In questo modo, studi con roditori hanno dimostrato che l'ippocampo potrebbe essere una regione vitale nello sviluppo della capacità di orientamento e della memoria spaziale.
Nell'uomo, i dati sono molto più limitati a causa delle difficoltà che questo tipo di ricerca pone.
Tuttavia, "i neuroni posizionati" sono stati trovati anche in soggetti con epilessia che hanno eseguito una procedura invasiva per localizzare la fonte dei loro attacchi.
Nello studio, gli elettrodi sono stati collocati nell'ippocampo degli individui e in seguito è stato chiesto loro di usare un computer per viaggiare in un ambiente virtuale che rappresentava una città.
Ippocampo e malattie correlate
Come abbiamo visto, le lesioni nell'ippocampo producono una serie di sintomi, molti dei quali legati alla perdita di memoria e, soprattutto, alla diminuzione della capacità di apprendimento.
Tuttavia, i problemi di memoria causati da gravi lesioni non sono le uniche malattie correlate all'ippocampo.
In effetti, 4 principali malattie sembrano avere un qualche tipo di connessione con il funzionamento di questa regione del cervello. Questi sono:
Degenerazione cerebrale
L'invecchiamento normale e patologico del cervello sembra essere strettamente correlato all'ippocampo.
Pertanto, i problemi di memoria legati all'età o la diminuzione delle capacità cognitive vissute durante la vecchiaia sono correlati a una diminuzione della popolazione neuronale dell'ippocampo.
Questa relazione diventa molto più evidente nelle malattie neurodegenerative come l'Alzheimer, in cui si osserva una massiccia morte dei neuroni di questa regione del cervello.
stress
L'ippocampo contiene alti livelli di recettori mineralcorticoidi, rendendo questa regione molto vulnerabile allo stress.
Lo stress può influenzare l'ippocampo riducendo l'eccitabilità, inibendo la genesi e causando l'atrofia di alcuni dei suoi neuroni.
Questi fattori spiegano i problemi cognitivi oi fallimenti della memoria che potremmo sperimentare quando siamo stressati, e diventano particolarmente evidenti tra le persone che soffrono di disturbo da stress post-traumatico.
epilessia
L'ippocampo è spesso al centro delle crisi epilettiche. La sclerosi dell'ippocampo è il tipo di danno tissutale più comunemente visibile nell'epilessia del lobo temporale.
Tuttavia, non è chiaro se l'epilessia si verifica a causa di anomalie nel funzionamento dell'ippocampo o se le crisi epilettiche producono anomalie nell'ippocampo.
schizofrenia
La schizofrenia è una malattia del neurosviluppo che comporta la presenza di numerose anomalie nella struttura cerebrale.
La regione più associata alla malattia è la corteccia cerebrale, tuttavia, l'ippocampo potrebbe anche essere importante, poiché è stato dimostrato che molti soggetti con schizofrenia hanno una marcata diminuzione delle dimensioni di questa regione.
