BEYNİMİZİN İÇİNDEKİ BİR DENİZATI: HİPOKAMPUS
Önceleri sadece koku ile ilgili bir merkez olduğuna inanılmış, ancak 20. yüzyılın ikinci yarısından itibaren hafıza, duygulanım ve uzaysal öğrenme özelliklerinin de olduğu ortaya konmuştur. Son yıllarda bu bağlantılar ve hipokampusun fonksiyonları ile ilgili pek çok çalışma yapılmış ve hipokampusta konum (yer), zaman, kafa yönlendirme ve sinir hücreleri gibi bazı özgün hücreler olduğu keşfedilmiştir.
Hipokampus temporal lobun medial kısmında bulunur ve lateral ventrikülün temporal hornu ile yakın komşuluk içindedir (1). Temel olarak hafıza, duygulanım, konumlama ve yön bulmada önemli rolü vardır (2). Hipokampus bir gri cevher tabakasıdır ve lateral ventrikülün temporal hornu boyunca uzanır (3). Hipokampusta nöral plastisite hayat boyunca devam etmektedir. Hipokampus, singulat girus, hipotalamus ve amigdala birlikte “Limbik sistem”i oluşturur. Hipokampus koronal beyin kesitlerinde C harfi şeklinde görülür. Denizatına benzerliğinden dolayı “hipokampus” ismi verilen bu yapı (Yunanca: ιππος, hippos = at, καμπος, kampos = deniz) bir zamanlar dış yüzü koç boynuzuna benzediğinden dolayı “cornu ammonis” olarak da anılmıştır (Şekil 2). Ammon koç başlı bir Mısır Tanrısına verilen isimdir. Bundan dolayı hipokampusun bölümleri CA1, CA2, CA3 ve CA4 olarak kısaltılarak adlandırılmıştır.
Hipokampus CA1 bölgesi nöronları spasyal (uzaysal) öğrenme ve bellek için gereklidir. CA1 bölge nöronları entorinal korteksten veya CA3 bölgesinden bilgileri alır ve işler. Sağlam bir CA3 ve CA1-CA3 bağlantısı referans hafıza için mutlaka gereklidir. CA1 bölgesi bir hata dedektörü gibi çalışır ve kortikal bilgiler ile CA3 ve entorinal korteksten gelen bilgiler arasında uyumsuzluk olup olmadığına bakar. CA1 ve CA3’deki hücre sayıları adölesan dönemden önce daha az iken bu dönemden sonra giderek artmaktadır (4). Bu da adölesan dönemde uzaysal öğrenme ve belleğin geliştiğini gösterir (3, 5).
Yakın hafıza olarak tutulan bilgilerin sağlamlaştırılması uykunun REM safhasında meydana gelir (3). Bu safhada, hipokampusa işaret eden seratonerjik raphe nukleusları aktiftir. Derin uykuda neokorteksteki EEG kayıtları düzenli ve senkronize ritim gösterir iken, hipokampal EEG kayıtları desenkronizedir. Uyanıklık durumunda ise neokortikal kayıtlar desenkronize olmasına rağmen hipokampus yavaş ve düzenli bir ritim gösterir (6). Hipokampusun EEG dalgaları ritmik sinüzoidal tipteki “teta” dalgalarıdır (7, 6). Bu durum yapının spontan aktivitesini ve bilincin değişik devrelerle ilişkili olduğunu göstermektedir (3). Hipokampus; uzun süreli bir sinaptik ilişki türü olan LTP (long term potentiation) ve iskemiye seçici duyarlılık gibi konularda oldukça dikkat çeken bir yapıdır. Ayrıca hipokampusun bir diğer özelliği ise hipereksitabilitesidir (uyarılabilirliği) (8, 9, 6). Tarihsel olarak, 1948 yılına kadar hipokampusun yalnızca koku alma ile ilgili bir merkez olduğu düşünüldü (3). Bunun nedeni olfaktor bulbustan (1. Kafatası siniri) direkt sinir lifleri aldığına dair yaygın inanış idi. Fakat daha sonra koku yollarının gelişmediği bazı insanlarda, hipokampusun normal geliştiği gözlendi. Bugün ise hemen her türlü duyusal uyarının (görme, işitme, koku, dokunma, iç organ duyuları vs.) hipokampusu aktive ettiği bilinmektedir (10). Hipokampusun hafıza, özellikle de kısa süreli hafıza ile ilgili olduğu bilinmektedir (11). Hipokampusun endokrin fonksiyonu üzerinde de durulmaktadır (12). Bunlar dışında hipokampusun şu fonksiyonlara da katıldığı kabul edilmektedir (3):
1. Heyecan uyandıran reaksiyonlar veya heyecanın kontrolü,
2. İç organlara ait aktivitenin düzenlenmesi,
3. Serebral korteks üzerine olan retiküler aktivitenin ayarlanması.
Alzheimer hastalığında hipokampus beyinde ilk etkilenen yerlerden biri olur (13). Hipokampusta değişik nöron tipleri çok düzgün biçimde yerleştiğinden bu organ sıklıkla nörofizyoloji çalışmalarında bir model olarak kullanılmıştır. Uzun süreli potansiyasyon (LTP) olarak bilinen “nöral (sinirsel) plastisite” ilk olarak bu yapıda saptanmış ve incelenmiştir. Bu olgunun hafıza oluşumundaki temel nöral mekanizma olduğuna inanılmaktadır (14, 15).
Hafıza:
Bilim adamları, yeni hafıza oluşumunda hipokampusun önemli bir rol üstlendiği konusunda hemfikirdir. Epizodik hafıza, her gün yaşanan binlerce tecrübenin kaydedildiği hafızadır. Hipokampal bölgedeki yoğun bağlantı sisteminin yüksek kapasiteli epizodik hafıza üzerine katkısının büyük olduğu bilinmektedir (16, 17). Epizodik hafızanın oluşumunda hipokampusta özellikle CA3 bölgesindeki bağlantılar önemli rol oynar (17).
Uzaysal Öğrenme ve Navigasyon:
Konum (yer) hafızası hipokampusun piramidal sinirleri dışında dentat girusun granüllü hücrelerinde bulunur. Ayrıca, hipokampus, bilinen mekanlarda kestirme yolların bulunması konusunda da role sahiptir. Örneğin, Londra’daki taksi şoförleri işe başlamadan sıkı bir testten geçerler ve kendilerinden pek çok yeri ve aralarındaki en kısa yolları bilmeleri istenir. London College Üniversitesi’nde yapılan araştırmada taksi şoförlerinin hipokampuslarının ilgili kısımlarının daha büyük olduğu, şoför deneyimi arttıkça bu büyüklüğün de daha fazlalaştığı saptanmıştır (11). Konum hücreleri bir piramidal nöron tipidir (18,19). Genellikle hipokampusun CA3 ve CA1 bölgelerinde bulunur.
Hipokampal Hasar
Hipokampusun tek taraflı veya bilateral (çift taraflı) hasarlanması durumunda ne gibi klinik sonuçlar çıkacağına dair pek çok araştırma ve yayın vardır. Ancak genel olarak hipokampusun dışarıdan uyarılması ile kızgınlık, sakinlik veya hiperseksüalitenin herhangi birinin klinik olarak ortaya çıktığı bilinmektedir. Hipokampal lezyonlarda meydana gelen amnezi yakın zamanda meydana gelen olayların hatırlanamaması şeklindedir. Kişilerin sözcük bilgisi, genel bilgi birikimi ve uzak hafıza ise hipokampal hasarda etkilenmez (2). Yakın zamana kadar yaşlanma ile hipokampustaki hücrelerde azalma olduğuna ve buna bağlı bunama olduğuna inanılıyordu (20). Fakat son yıllardaki çalışmalar yaş ile hipokampal hücre sayısında herhangi bir ilişki olmadığını göstermiştir. Sadece Alzheimer hastalığında CA1, CA2 ve CA3 alanlarındaki piramidal hücrelerde azalma olduğu keşfedilmiştir (13). Hipokampus ayrıca epileptik nöbetlerin önemli bir kaynağıdır (2). Bazı araştırmacılar B vitamini eksikliği ve alkol kullanımının hipokampustaki nöronlarda kalıcı hasara neden olduğunu göstermişlerdir (21, 12). Bu da öğrenme ve hafıza bozukluklarına neden olmaktadır.
SONUÇ
Hipokampus bizim için sadece koku merkezi değildir. Aynı zamanda hafıza, duygulanım ve uzaysal öğrenme özelliklerini de barındırır. Ayrıca hipokampus üzerinde daha çok çalışma yapılırsa Alzheimer ve epileptik nöbetleri de tedavi edebiliriz.
KAYNAKLAR
1. Amaral DG, Insausti R. (1990). Hippocampal formation. Paxinos G (ed). The Human Nervous System. İkinci baskı. California: Academic Press Inc.,
2. Isaacson RL. (2002). Unsolved mysteries: The hippocampus. Behav Cogn Neurosci Rev 1(2):87–107.
3. Songur A, Özen OA, Sarsılmaz M. (2001). Hipokampus. Türkiye Klinikleri J Med Sci 21(5):427–431.
4. Suzuki M, Hagino H, Nohara S, Zhou SY, Kawasaki Y, Takahashi T, Matsui M, Seto H, Ono T, Kurachi M. (2005). Male-specific volume expansion of the human hippocampus during adolescence. Cereb Cortex 15 (2):187–193.
5. Tien RD, Felsberg GJ, Crain B (1992). Normal anatomy of the hippocampus and adjacent temporal lobe: high-resolution fast spin-echo MR images in volunteers correlated with cadaveric histologic sections. AJR Am J Roentgenol 159(6):1309–1313.
6. Sloviter RS. (2005). The neurobiology of temporal lobe epilepsy: Too much information, not enough knowledge. C R Biol 328 (2): 143–153.
7. Lega B, Burke J, Jacobs J, Kahana MJ. (2014). Slow-theta-to-gamma phase-amplitude coupling in human hippocampus supports the formation of new episodic memories. Cereb Cortex.
8. Ersoy AÖ, Tomar A, Köseoğlu E, Arman F, Karaman Y. (2000). Temporal lob epilepsili hastalarda hipokampal atrofi ve olaya bağlı endojen potansiyeller. Epilepsi 6(2): 104–109.
9. Kaiboriboon K, Hogan RE. (2002). Hippocampal shape analysis in status epilepticus associated with acute encephalitis. AJNR Am J Neuroradiol 23(6):1003–1006.
10. Zhang SJ, Ye J, Couey JJ, Witter M, Moser EI, Moser MB. (2013). Functional connectivity of the entorhinal-hippocampal space circuit. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci 369(1635):20120516.
11. Woollett K, Maguire EA. (2012). Exploring anterograde associative memory in London taxi drivers. Neuroreport 23(15):885–888.
12. Troen AM, Shea-Budgell M, Shukitt-Hale B, Smith DE, Selhub J, Rosenberg IH. (2008). B-vitamin deficiency causes hyperhomocysteinemia and vascular cognitive impairment in mice. Proc Natl Acad Sci USA 105:12474–12479.
13. Padurariu M, Ciobica A, Mavroudis I, Fotiou D, Baloyannis S. (2012). Hippocampal neuronal loss in the CA1 and CA3 areas of Alzheimer’s disease patients. Psychiatr Danub 24(2):152–158.
14. Scoville WB, Milner B. (1957). Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J Neurol Neurosurg Psychiatry 20(1):1121.
15. Sendrowski K, Sobaniec W (2013). Hippocampus, hippocampal sclerosis and epilepsy. Pharmacol Rep 65(3):555–565.
16. Rowland DC, Moser MB. (2013). Time finds its place in the hippocampus. Neuron 78(6):953–954.
17. Wixted JT, Squire LR, Jang Y, Papesh MH, Goldinger SD, Kuhn JR, Smith KA, Treiman DM, Steinmetz PN. (2014). Sparse and distributed coding of episodic memory in neurons of the human hippocampus. Proc Natl Acad Sci U S A 111(26):96219626.
18. Moser MB, Rowland DC, Moser EI. (2015). Place cells, grid cells, and memory. Cold Spring Harb Perspect Biol 7(2):a021808.
19. Moser E, Moser MB. (2014). Mapping your every move. Cerebrum
20. Glasper ER, Gould E. (2013). Sexual experience restores age-related decline in adult neurogenesis and hippocampal function. Hippocampus 23(4):303–312.
21. Korkotian E, Botalova A, Odegova T, Segal M. (2015). Chronic exposure to alcohol alters network activity and morphology of cultured hippocampal neurons. Neurotoxicology 47:62–71.
