Hipocampo: Funciones, Anatomía y Enfermedades Relacionadas

El hipocampo es una de las estructuras cerebrales cuyas funciones son más importantes para los seres humanos. Es una región altamente estratégica debido a su localización en el cerebro.

El hipocampo se encuentra en el lóbulo temporal (una de las estructuras cerebrales superiores) pero también forma parte del sistema límbico y está implicado en funciones de las estructuras inferiores.

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Hoy en día está bien documentado que las principales funciones que desempeña están relacionadas con los procesos cognitivos.

De hecho, el hipocampo es mundialmente reconocido como la estructura principal de la memoria.

Sin embargo, se ha demostrado cómo esta región desempeña dos actividades más a parte de los procesos de memorización: la inhibición de la conducta y la orientación espacial.

Historia del hipocampo

El hipocampo, del latín hippocampus fue descubierto en el siglo XVVI por el anatomista Giulio Cesare Aranzio.

Debe su nombre a la apariencia de su estructura, la cual se asemeja a la forma del caballito de mar, hipocampo.

En un inicio se produjo cierta controversia sobre la anatomía de esta región del cerebro y se le proporcionaron distintos nombres como “gusano de seda” o “asta de carnero”.

Así mismo, se propuso la existencia de dos regiones distintas del hipocampo: “hipocampo mayor” e “hipocampo menor”.

En la actualidad se ha desestimado esta subdivisión del hipocampo y este se cataloga como una estructura única.

Por otro lado, en su descubrimiento, el hipocampo fue relacionado con el sentido del olfato, y se defendía que esta estructura cerebral se encargaba de procesar y  registrar los estímulos olfativos.

De hecho, no fue hasta el año 1900 cuando, de la mano de Vladimir Béjterev, se demostró el funcionamiento real de la estructura y se empezó a investigar las funciones de memoria que realiza el hipocampo.

Anatomía del hipocampo

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El hipocampo constituye una región cerebral que se localiza en el extremo de la corteza.

Específicamente, trata de una zona donde el córtex que se estrecha en una capa única de neuronas densamente empaquetadas.

De este modo, el hipocampo es una pequeña región en forma de S que se encuentra en el borde inferior de la corteza cerebral,  y que comprende porciones ventrales y dorsales.

Debido a su localización, forma parte del sistema límbico, es decir, del grupo de regiones que se encuentran en la región que limita con la corteza cerebral, e intercambia información con distintas regiones cerebrales.

Por un lado, la mayor fuente de aferencias del hipocampo es la corteza entorrinal y se encuentra fuertemente conectada con un gran número de regiones de la corteza cerebral.

Específicamente, parece que el hipocampo guarda una estrecha relación con el córtex prefrontal y el área septal lateral.

La conexión del hipocampo con estas zonas de la corteza explica gran parte de los procesos cognitivos y las funciones de memoria que desempeña la estructura.

Por otro lado, el hipocampo también se encuentra conectado con las regiones inferiores del cerebro.

En este sentido, se ha demostrado como esta región recibe inputs moduladores de los sistema serotoninérgico, dopaminérgico y de la norepinefrina, y está fuertemente conectada con el tálamo.

Fisiología del hipocampo

El hipocampo funciona mediante dos modos de actividad, cada uno de ellos con un patrón distinto de funcionamiento y con la participación de un grupo específico de neuronas.

Estos dos modos de actividad son las ondas theta y los patrones mayores de actividad irregular (LIA).

Las ondas theta aparecen durante los estados de alerta y actividad, así como durante la fase REM del sueño.

Durante este tiempo, es decir, cuando estamos despiertos o en la fase de sueño REM, el hipocampo funciona mediante ondas largas e irregulares producidas por las neuronas piramidales y las células granulosas.

Por su parte, la LIA aparece durante el sueño (excepto en la fase REM) y en los momentos de inmovilidad (cuando comemos y descansamos).

Así mismo, parece ser como las ondas lentas angulares son las que mayor relación guardan con los procesos de memoria.

De este modo, los momentos de descanso serían claves para que el hipocampo pueda almacenar y retener la información en sus estructuras cerebrales.

Funciones del hipocampo

imagen hipocampo

Como hemos comentado, la hipótesis inicial de que el hipocampo realizaba funciones relacionadas con el sentido del olfato ha quedado desbancada.

De hecho, se demostró la falsedad de esta posible función del hipocampo y se ha evidenciado como, a pesar de que esta región recibe aferencias directas del bulbo olfatorio, no participa en el funcionamiento sensitivo.

Con el paso de los años, se fue relacionando el funcionamiento del hipocampo con el desempeño de funciones cognitivas.

En la actualidad, la funcionalidad de esta región se centra en tres aspectos principales: la inhibición, la memoria y el espacio.

La primera de ellas surgió a los años 60 mediante la teoría de la inhibición de la conducta de O’keefe y Nadel.

En este sentido, la hiperactividad y la dificultad de inhibición observada en animales con lesiones en el hipocampo desarrolló esta línea teórica y relacionó el funcionamiento del hipocampo con la inhibición conductual.

Por lo que respecta la memoria, se empezó a relacionar a raíz del famoso artículo de Scoville y Brenda Milner, en el que se describía cómo la destrucción quirúrgica del hipocampo en un paciente con epilepsia le provocó amnesia anterógrada y una gravísima amnesia retrograda.

La tercera y última función del hipocampo se inicio mediante las teorías de los “mapas cognitivos” de Tolman’s y el descubrimiento de O’Keefe de que las neuronas en el hipocampo de las ratas parecían mostrar una actividad relacionada con la localización y la situación espacial.

Hipocampo e inhibición

El descubrimiento del papel del hipocampo en la inhibición conductual es bastante reciente. De hecho, esta función todavía está en fase de investigación.

En este sentido, los últimos estudios se han centrado en examinar una región específica del hipocampo llamada hipocampo ventral.

En la investigación de esta pequeña región, se ha postulado que el hipocampo podría tener un papel importante tanto en la inhibición conductual como en el desarrollo de la ansiedad.

El estudio más importante sobre estas funciones fueron realizados hace pocos años por Joshua A. Gordon.

El autor registró la actividad eléctrica del hipocampo ventral y la corteza prefrontal medial en ratones al explorar distintos entornos, algunos de los cuales provocaban respuestas de ansiedad a los animales.

El estudio se centró en buscar la sincronización de la actividad cerebral entre las regiones del cerebro, ya que este factor constituye un singo de transferencia de información.

Cómo el hipocampo y la corteza prefrontal están conectados, la sincronización se hizo patente en todos los entornos en lo que se exponía a los ratones.

Sin embargo, en las situaciones que producían ansiedad a los animales, se observó que se incrementaba la sincronización entre ambas partes cerebrales.

Así mismo, también se demostró cómo la corteza prefrontal experimentaba un aumento de la actividad del ritmo theta cuando los ratones se encontraban en entornos que les producían respuestas de miedo o ansiedad.

Este aumento de la actividad theta se relacionó con una notable disminución del comportamiento de exploración de los ratones, por lo que se concluyó que el hipocampo es la región encargada de transmitir la información necesaria para inhibir ciertas conductas.

Hipocampo y memoria

A diferencia del papel que juega el hipocampo en la inhibición, hoy en día existe un elevado consenso científico en afirmar que esta región constituye una estructura vital para el funcionamiento y el desarrollo de la memoria.

Principalmente, se defiende que el hipocampo es la estructura cerebral que permite la formación de nuevos recuerdos de los acontecimientos experimentados, tanto episódicos como autobiográficos.

De este modo, se concluye que el hipocampo es la zona del cerebro que permite el aprendizaje y la retención de la información.

Estas hipótesis han quedado ampliamente demostradas tanto por múltiples investigaciones neurocientíficas como, sobre todo, por la sintomatología que produce las lesiones en el hipocampo.

En este sentido, se ha mostrado cómo lesiones severas en esta región producen profundas dificultades en la formación de nuevos recuerdos y a menudo afecta también a los recuerdos formados antes de la lesión.

No obstante, el papel principal del hipocampo en la memoria reside más en el aprendizaje que en la recuperación de información previamente almacenada.

De hecho, se sustenta que cuando las personas formamos un recuerdo, este primeramente queda almacenado en el hipocampo pero con el paso del tiempo la información accede a otras regiones de la corteza temporal.

Así mismo, el hipocampo no parece ser una estructura importante en el aprendizaje de competencias motoras o cognitivas (cómo tocar un instrumento o resolver acertijos lógicos).

Este hecho pone de manifiesto la presencia de distintos tipos de memoria, las cuales están regidas por diferentes regiones cerebrales, por lo que el hipocampo no abarca todos los procesos mnésicos al completo pero sí buena parte de ellos.

Hipocampo y orientación espacial.

Ciertas investigación realizadas en cerebros de ratas han puesto de manifiesto que el hipocampo contiene una serie de neuronas que tienen “campos de lugar”.

Esto quiere decir que un grupo de neuronas del hipocampo desencadenan potenciales de acción (transmiten información) cuando el animal pasa por un sitio concreto de su entorno.

Así mismo, Edmund Rolls describió cómo ciertas neuronas del hipocampo se activan cuando el animal focaliza su mirada en ciertos aspectos de su entorno.

De este modo, los estudios con roedores han puesto de manifiesto que el hipocampo podría ser una región vital en el desarrollo de la capacidad de orientación y la memoria espacial.

En humanos los datos son mucho más limitados debido a las dificultades que plantea este tipo de investigaciones.

Sin embargo también se encontraron “neuronas de lugar” en sujetos con epilepsia que realizaban un procedimiento invasivo para localizar la fuente de sus ataques.

En el estudio se colocaron electrodos en el hipocampo de los individuos y posteriormente se les pedía que emplearan un ordenador para desplazarse en un entorno virtual que representaba una ciudad.

Hipocampo y enfermedades relacionadas

Cómo hemos visto, las lesiones en el hipocampo producen una serie de síntomas, la mayoría de ellos relacionados con la pérdida de memoria y sobretodo la disminución de la capacidad de aprendizaje.

No obstante, los problemas de memoria originados por lesiones severas no son las únicas enfermedades relacionadas con el hipocampo.

De hecho, 4 enfermedades importantes parecen tener algún tipo de vinculación con el funcionamiento de esta región cerebral. Estas son:

  1. Degeneración cerebral

Tanto el envejecimiento normal como patológico del cerebro parece estar estrechamente relacionado con el hipocampo.

De este modo, los problemas de memoria relativos a la edad o la disminución de las capacidades cognitivas que se experimentan durante la vejez, se relacionan con una decremento de la población neuronal del hipocampo.

Esta relación se hace mucho más notoria en enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer, en la que se observa una muerte masiva de las neuronas de esta región cerebral.

  1. Estrés

El hipocampo contiene elevados niveles de receptores de los mineralocorticoides, por lo que esta región resulta muy vulnerable al estrés.

El estrés puede afectar al hipocampo reduciendo la excitabilidad, inhibiendo la génesis y produciendo atrofias de algunas de sus neuronas.

Estos factores explican los problemas cognitivos o los fallos de memoria que podemos experimentar cuando estamos estresados, y se hacen especialmente notorios entre las personas que padecen un trastorno de estrés postraumático.

  1. Epilepsia

El hipocampo es con frecuencia el foco de los ataques epilépticos. La esclerosis del hipocampo es el tipo más comúnmente visible de daño tisular en la epilepsia del lóbulo temporal.

No obstante, no está claro si la epilepsia se produce debido a anormalidades en el funcionamiento del hipocampo o si los ataques epilépticos producen anormalidades en el hipocampo.

  1. Esquizofrenia

La esquizofrenia es una enfermedad del neurodesarrollo que implica la presencia de numerosas anormalidades en la estructura cerebral.

La región más asociada con la enfermedad es la corteza cerebral, sin embargo, el hipocampo también podría resultar importante, ya que se ha mostrado como muchos sujetos con esquizofrenia presentan una disminución notables del tamaño de esta región.

Referencias

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