Hipocampo (anatoma)
Para otros usos de este trmino, vase Hipocampo.
Hipocampo
El hipocampo est localizado en la parte medial del lbulo
temporal del cerebro. En esta vista lateral del cerebro humano, el
lbulo frontal est a la izquierda, el lbulo occipital a la derecha,
y los lbulos temporal y parietal han sido retirados en gran medida
para revelar el hipocampo subyacente.
Latn[TA]: hippocampus
TAA14.1.09.321
Enlaces externos
MeSHhippocampus
NeuroLex IDhippocampus
NeuroNameshippocampus
FMA275020
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El hipocampo (del latn: hippocampus, que a su vez procede del
griego: , hippos = caballo, y , kampos = el monstruo marino Campe)
es una de las principales estructuras del cerebro humano y otros
mamferos. Nominado por el anatomista del siglo XVI Giulio Cesare
Aranzio, quien apreci una semejanza con la forma del caballito de
mar, hipocampo.
Se trata de una estructura marginal y de estructura de capas ms
sencilla de la misma sustancia gris cortical del lbulo temporal.
Por ello pertenece, por una parte al sistema lmbico y por otra a la
arquicorteza, componiendo junto al subculo y el giro dentado la
llamada formacin hipocampal. Al igual que el resto de la corteza
cerebral es una estructura pareada, con dos mitades que son imgenes
especulares en ambos hemisferios cerebrales. Tanto en humanos como
en otros primates, el hipocampo se localiza en el interior de la
parte medial o interna del lbulo temporal, bajo la superficie
cortical. La forma de caballito de mar es tpica de primates, pero
en otros mamferos tiene formas variadas, como la del pltano.
Aunque tiene origen en una estructura del cerebro de los
vertebrados denominada palio, que comprenda funciones olfativas, en
su actual diseo en los mamferos desempea principalmente funciones
importantes en la memoria y el manejo del espacio. Los estudios
sobre su funcin en humanos son escasos, pero se ha investigado
ampliamente en roedores como parte del sistema cerebral responsable
de la memoria espacial y la navegacin. Muchas neuronas del
hipocampo de ratas y ratones responden disparando potenciales de
accin cuando el individuo atraviesa por una zona especfica de su
entorno, como "clulas del lugar" o clulas de posicin. Las "clulas
de lugar" del hipocampo interactan en gran medida con las clulas de
orientacin de la cabeza, que actan a modo de comps inercial, y
tambin con las clulas grid o clulas de red, en las cercanas de la
corteza entorrinal.
Debido a sus capas de neuronas densamente empaquetadas, el
hipocampo ha sido utilizado frecuentemente como un sistema modelo
para el estudio de la neurofisiologa. La forma de la plasticidad
neuronal conocida como potenciacin a largo plazo (LTP) fue
descubierta por primera vez en el hipocampo, y todava se estudia en
esta estructura. Est muy extendida la hiptesis de que la LTP es uno
de los mecanismos neurales principales por los que la memoria se
almacena en el cerebro.
En la enfermedad de Alzheimer el hipocampo es una de las
primeras regiones del cerebro en sufrir dao1 . Los problemas de
memoria y desorientacin aparecen entre los primeros sntomas. El dao
al hipocampo tambin puede proceder de situaciones de carencia de
oxgeno (hipoxia), inflamacin del encfalo (encefalitis) o epilepsia
del lbulo temporal. Las personas que han sufrido un dao extenso en
el hipocampo pueden experimentar incapacidad para adquirir o
retener nuevos recuerdos (amnesia).
ndice
1 Historia 2 Funciones
2.1 Papel en la memoria 2.2 Papel en la memoria espacial y la
orientacin 3 Anatoma 4 Desarrollo 5 Fisiologa
5.1 Ritmo Theta 5.2 Ondas lentas angulares 5.3 Potenciacin a
largo plazo 6 Patologa
6.1 Envejecimiento 6.2 Estrs 6.3 Epilepsia 6.4 Esquizofrenia 7
Evolucin 8 Vase tambin 9 Referencias 10 Enlaces
externosHistoria
Vladmir Bjterev, neurlogo y psiquiatra sovitico y probablemente
el primero en asignar al hipocampo un papel en la formacin de la
memoria.
La primera descripcin del hipocampo fue escrita por el
anatomista Giulio Cesare Aranzi - (Julius Caesar Arantius - circa
1587, un alumno poco aventajado de Andreas Vesalius), quien compar
la protrusin en el suelo del asta lbulo temporal con el hipocampo,
o caballo de mar, puesto que, junto con su fimbria, recuerda mucho
a ste ltimo en su forma. Sin embargo, debe sealarse que dud entre
utilizar el trmino "caballo de mar" y "gusano de seda."2
Bartholomeo Eustachio presenta en algunas placas con esta
estructura, no siendo hasta 1714 que la expone en ilustraciones.3
En 1729, J.G. Duvernoy tambin present una ilustracin del hipocampo,
y tambin dud entre "hipocampo" y "gusano de seda." En 1732, Winslow
sugiri el trmino "Asta de carnero". Hipocampo, gusano de seda y
asta de carnero fueron los nombres utilizados durante este periodo
inicial, todos basados en la apariencia intraventricular del
hipocampo. Posteriormente hubo un segundo periodo caracterizado por
una imaginacin excesiva entre los anatomistas, quienes compararon
el hipocampo con smbolos mitolgicos:2 El "asta de carnero" se
transform en el cornu Ammonis, asociado al dios egipcio Amn (Ammun
Kneph). Este nombre, probablemente fue utilizado por primera vez en
1742 por De Garengeot, y contina en uso.
El trmino pes hippocampi, fue el siguiente en introducirse. Aun
cuando se desconoce quin le agreg un "pie" al hipocampo, Lewis en
1923 cita a Diemerbroeck (1627), mientras que otros estn en
desacuerdo.
Para complicar an ms las cosas, el hipocampo fue descrito con
dos pies: pes hippocampi major para el hipocampo y pes hippocampi
minor para el calcar avis, una protrusin en el asta occipital. En
la terminologa actual, los trminos Asta de Amn y pie del hipocampo
son utilizados como sinnimos, aunque este ltimo trmino generalmente
se reserva para las digitaciones del hipocampo ([TA]: dititationes
hippocampi), las cuales elevan la porcin anterior del
hipocampo.
Este rgano fue inicialmente relacionado con el sentido del
olfato, ms que por su funcin ya conocida en la adquisicin de la
memoria. El ruso Vladmir Bjterev tom nota del papel del hipocampo
en la memoria en los aos 1900, basado en observaciones de un
paciente con problemas graves de memoria. Sin embargo, por muchos
aos, el conocimiento convencional del hipocampo era que, al igual
que el resto de sistema lmbico, era responsable de la
emocin.3Funciones
Se destaca en rojo la posicin del hipocampo. Cliquear sobre la
imagen para su rotacin
Histricamente, la hiptesis ms ampliamente sostenida consista en
que el hipocampo estaba implicado en el olfato. Esta idea se
fundaba en gran medida en la creencia, de la que posteriormente se
demostr su falsedad, de que el hipocampo recibe aferencias directas
del bulbo olfatorio.3 Contina existiendo algn inters en lo
referente a respuestas olfatorias de origen hipocampal,
particularmente sobre el papel del hipocampo en la memoria de los
olores, pero pocas personas creen hoy en da que el olfato es su
funcin principal.4 5Con el paso de los aos, tres ideas sobre la
funcin del hipocampo han acabado dominando la literatura:
inhibicin, memoria y espacio. La teora de la inhibicin de la
conducta (caricaturizada por O'Keefe y Nadel bajo el ttulo "slam on
the brakes!", es decir, una frenada en seco)6 fue muy popular en
los aos 1960. Se deriva en gran parte de su justificacin a partir
de dos observaciones: en primer lugar, de que los animales con
lesiones en el hipocampo tienden a ser hiperactivos. En segundo
lugar, de que los animales sometidos a este tipo de lesiones tambin
tienen problemas para inhibir respuestas que previamente se les
haba enseado. Jeffrey Gray desarroll esta lnea terica en un ensayo
exhaustivo sobre el papel del hipocampo en la ansiedad.7 La teora
de la inhibicin es actualmente la menos popular de las tres.8La
segunda lnea terica principal relaciona al hipocampo con la
memoria. Aunque tuvo precursores histricos, esta idea deriva sus
mayores impulsos de un famoso artculo de Scoville y Brenda Milner,9
que describe los resultados de la destruccin quirrgica del
hipocampo (en el intento de aliviar los ataques epilpticos de un
paciente llamado Henry Gustav Molaison,10 conocido hasta su muerte
en 2008 como H.M. El resultado inesperado de la intervencin
quirrgica fue una amnesia antergrada grave y una amnesia retrgrada
parcial: Molaison era incapaz de formar nuevos recuerdos episdicos
tras la operacin y no poda recordar lo que le haba sucedido justo
despus de la misma, pero era capaz de retener recuerdos de lo que
le haba sucedido aos antes, por ejemplo, en la infancia. Este caso
suscit un inters tan grande que, segn se ha publicado, H.M. se
convirti en el sujeto ms intensivamente estudiado en la historia
mdica.11 En los siguientes aos, se estudi a otros pacientes con
niveles similares de dao en el hipocampo y amnesia (producida por
accidente o enfermedad), adems de miles de experimentos que han
estudiado la fisiologa de los cambios en las conexiones sinpticas
del hipocampo. Actualmente existe un acuerdo prcticamente universal
en que el hipocampo desempea algn tipo importante de papel en la
memoria. No obstante, la naturaleza precisa de este papel contina
siendo ampliamente debatida.12 4La tercera teora sobre la funcin
del hipocampo lo relaciona con la percepcin espacial. La teora
espacial tuvo originalmente sus mayores defensores en O'Keefe y
Nadel, quienes estaban influidos por las teoras de E.C. Tolman's
sobre los "mapas cognitivos" en humanos y animales. O'Keefe y su
alumno Dostrovsky descubrieron en 1971 neuronas en el hipocampo de
rata que les pareca que mostraban actividad relacionada con la
localizacin de la rata en su entorno.13 A pesar del escepticismo de
otros investigadores, O'Keefe y sus colaboradores, especialmente
Lynn Nadel, continuaron investigando sobre esta cuestin, en una
lnea de trabajo que eventualmente les condujo a redactar en 1978 un
libro muy influyente titulado The Hippocampus as a Cognitive Map
(El hipocampo como mapa cognitivo).14 Como sucede con la teora de
la memoria, actualmente existe un acuerdo casi universal de que el
hipocampo desempea un papel importante en la funcin de la
codificacin espacial, pero los detalles estn ampliamente sometidos
a debate.15
La formacin hipocampal en relacin con el resto de reas
corticales prximas del lbulo temporal. El subculo est en el mismo
color que el giro dentado y el hipocampo.
Papel en la memoriaVase tambin: AmnesiaLos psiclogos y
neurocientficos estn generalmente de acuerdo en que el hipocampo
tiene un papel importante en la formacin de nuevos recuerdos de los
acontecimientos experimentados, tanto episdicos como
autobiogrficos.4 16 Parte de este papel en que est implicado el
hipocampo consiste en la deteccin de acontecimientos, lugares y
estmulos novedosos.17 Algunos investigadores conciben al hipocampo
como parte de un sistema mayor de memoria de la parte medial del
lbulo temporal responsable de la memoria declarativa general. La
razn, por ejemplo, es que los recuerdos pueden ser verbalizados
explcitamente, lo que afecta, por ejemplo, a la memoria de hechos
adems de la memoria episdica.12Lesiones severas del hipocampo
producen profundas dificultades en la formacin de nuevos recuerdos
(amnesia antergrada), y a menudo tambin afecta a los recuerdos
formados antes de la lesin (amnesia retrgrada). Aunque el efecto
retrgrado normalmente se extiende a algunos aos antes del dao
cerebral, en algunos casos los recuerdos ms antiguos permanecen.
Esta preservacin de los recuerdos antiguos ha llevado a la idea de
que la consolidacin a lo largo del tiempo implica la transferencia
de recuerdos desde el hipocampo a otras partes del cerebro.16El dao
al hipocampo no afecta a algunos tipos de memoria, como la
capacidad de adquirir nuevas competencias motoras o cognitivas
(tocar un instrumento musical o resolver ciertos tipos de acertijos
lgicos, por ejemplo). Este hecho sugiere que tales capacidades
dependen de diferentes tipos de memoria (memoria procedimental, por
ejemplo) y diferentes regiones cerebrales. Adems, los pacientes
amnsicos muestran con frecuencia una memoria "implcita" para las
experiencias, incluso en ausencia de conocimiento consciente. Por
ejemplo, cuando se pregunta a un paciente que diga cul de entre dos
caras es la que ha visto ms recientemente, casi siempre puede
acertar en la respuesta correcta, a pesar de afirmar que nunca haba
visto antes ninguna de ellas. Algunos investigadores distinguen
entre recoleccin consciente, que depende del hipocampo, y
familiaridad, que depende de partes de la corteza temporal
medial.18Papel en la memoria espacial y la orientacinArtculo
principal: Clula de lugar
Patrones de disparo espacial de siete clulas de lugar
registradas en la capa CA1 de rata. La rata recorre varios cientos
de vueltas en el sentido de las agujas del reloj alrededor de una
pista triangular, parando en el medio de cada uno de los lados para
comer una pequea porcin de comida. Los puntos negros indican las
posiciones de la cabeza de la rata. Los puntos coloreados indican
los potenciales de accin, utilizando un color diferente para cada
clula.19Los estudios que se han llevado a cabo en ratas que se
mueven libremente y en ratones han demostrado que las neuronas del
hipocampo tienen "campos de lugar", esto es, son neuronas que
desencadenan potenciales de accin cuando una rata pasa por un lugar
en concreto de su entorno. Las evidencias de este tipo de neuronas
en primates son limitadas, quiz en parte porque es difcil registrar
la actividad cerebral en monos que se mueven libremente. Se ha
registrado actividad neuronal a nivel del hipocampo relacionada con
el lugar donde monos de experimentacin transitaban dentro de una
habitacin mientras permanecan en una silla que limitaba hasta
cierto punto sus movimientos.20 Por otra parte, Edmund Rolls y sus
colaboradores describieron en lugar de esto clulas hipocampales que
se disparan en relacin con el lugar al que el primate dirige su
mirada, en vez del lugar donde se sita su cuerpo.21 En humanos, se
han encontrado clulas de lugar en un estudio de pacientes con
epilepsia resistente a frmacos y sujetos a un procedimiento
invasivo para localizar la fuente de sus ataques. Esto permita la
exploracin a travs de la zona sometida a reseccin quirrgica. Los
pacientes tenan electrodos de diagnstico implantados en su
hipocampo. Posteriormente se les pidi que emplearan una computadora
para desplazarse en un entorno virtual que representaba una
ciudad.22Se han estudiado las respuestas dependientes de lugar en
cientos de experimentos en cuatro dcadas, dando lugar a una gran
cantidad de informacin.15 Las respuestas de las clulas de lugar se
muestran mediante clulas piramidales en el mismo hipocampo, y en
las clulas granulosas de la circunvolucin dentada. Estas
constituyen la gran mayora de neuronas en las capas densamente
empaquetadas del hipotlamo. Las interneuronas inhibidoras, que
constituyen la mayora de la poblacin celular restante, muestran
frecuentemente variaciones significativas dependientes de lugar en
la tasa de disparo, pero mucho ms dbil de lo mostrado previamente
por las clulas piramidales o granulosas. No hay apenas, si es que
hay, topografa espacial en la representacin: las clulas que se
sitan prximas entre s en el hipocampo por lo general presentan
patrones espaciales de disparo no correlativos. Las clulas de lugar
son tpicamente casi silentes cuando la rata se mueve fuera del
campo de lugar, pero alcanzan tasas sostenidas de disparo de hasta
40Hz cuando la rata est cerca del centro. La actividad neural
muestreada de 30-40 clulas de lugar tomadas al azar tienen
suficiente informacin para permitir que la localizacin de la rata
sea reconstruida con suficiente exactitud. El tamao de los campos
de lugar vara en un gradiente a lo largo de la longitud del
hipocampo, con las clulas del extremo dorsal mostrando los campos
ms pequeos, las clulas prximas al centro mostrando los campos
mayores, y las clulas del pice ventral cubriendo el ambiente
completo.15 En algunos casos, la tasa de disparo de las clulas del
hipocampo de rata dependen no slo del lugar, sino tambin de la
direccin en que se mueve el animal, del destino hacia el que se
dirige u otras variables relacionadas con la tarea que realiza.23El
descubrimiento de las clulas de lugar en los aos 1970 condujo a la
teora de que el hipocampo puede actuar como un mapa cognitivo, es
decir, una representacin neural del esquema espacial del entorno.14
Algunas lneas de evidencia apoyan esta hiptesis. Es una observacin
frecuente que sin un hipocampo plenamente funcional, los humanos no
recordaran donde han estado y como llegar al lugar donde se
dirigen: la sensacin de extravo es uno de los sntomas ms comunes de
amnesia.24 Los estudios con animales han mostrado que se requiere
un hipocampo intacto para algunas tareas de memoria espacial, en
particular aquellas que precisan encontrar un camino a un objetivo
oculto.25 La "hiptesis del mapa cognitivo" ha recibido
posteriormente un impulso por el descubrimiento reciente de las
"clulas de direccin de la cabeza", las clulas de red" y las "clulas
de lmite" en diferentes partes del cerebro de roedor que estn
fuertemente conectadas al hipocampo.15 26Las tcnicas de neuroimagen
aplicadas al cerebro muestran que las personas tienen un hipocampo
ms activo cuando se orientan correctamente, como se ha comprobado
mediante tareas de orientacin en un entorno virtual.27 No obstante
tambin existen pruebas de que el hipocampo desempea un papel en la
actividad de encontrar atajos y nuevas rutas entre lugares
familiares. Por ejemplo, los taxistas de Londres deben aprender un
gran nmero de lugares y las rutas ms directas entre ellas (y tienen
que demostrarlo superando un estricto examen, conocido como "The
Knowledge" antes de obtener la licencia para conducir los famosos
black cabs). Un estudio del University College London realizado por
Maguire, et alii. (2000)28 mostr que una parte del hipocampo es
mayor en los taxistas que en el pblico en general, y que los
conductores ms experimentados tenan un hipocampo ms voluminoso. An
se debe elucidar si el tener un hipocampo mayor contribuye a que un
individuo se convierta en taxista, o a encontrar atajos en la vida
haga que crezca su hipocampo. No obstante, en el estudio de
Maguire, et l. se examin la correlacin entre la sustancia gris y el
tiempo empleado por un taxista en sus carreras, encontrando una
correlacin positiva entre ambas. Se vea que el volumen total del
hipocampo permaneca constante entre el grupo control y el de
taxistas. Esto es lo mismo que decir que la porcin posterior del
hipocampo del taxista realmente se incrementaba, pero a expensas de
la porcin anterior. No se han encontrado efectos perjudiciales en
esta disparidad en las proporciones del hipocampo.29Anatoma
Imagen de una seccin coronal obtenida mediante tincin de Nissl
de cerebro de macaco, mostrando el hipocampo rodeado por un
crculo.
Anatmicamente, el hipocampo es una elaboracin del extremo de la
corteza cerebral.30 Se puede distinguir como una zona donde el
crtex se estrecha en una capa nica de neuronas densamente
empaquetadas, que se recurvan en forma de S apretada. Las
estructuras que perfilan el borde o lmite del crtex componen el
llamado sistema lmbico (expresin que procede precisamente del latn
limbus = lmite): Entre estas estructuras encontramos el hipocampo,
la corteza cingulada, la corteza olfatoria y la amgdala cerebral.
Paul MacLean sugiri en una ocasin, formando parte de la teora del
cerebro trinico, que las estructuras lmbicas comprenden la base
neural de la emocin. No obstante, la mayora de los neurocientficos
han dejado de creer que el concepto de un sistema lmbico unificado
sea vlido.31El hipocampo en su conjunto tiene forma de un tubo
curvado, cuya forma record a los anatomistas a formas tan variadas
como la del caballito de mar, el cuerno de un carnero o del dios
Amn (El Cornu Ammonis actualmente designa una parte del hipocampo
que comprende las divisiones entre CA1 y CA4), y tambin una
banana.30 Comprende porciones ventrales y dorsales, compartiendo
ambas una composicin similar, pero siendo partes de diferentes
circuitos neurales.32Este esquema general se mantiene a lo largo de
todo el rango de especies de mamferos, desde el erizo a los
humanos, aunque los detalles varan. En ratas, los dos hipocampos
recuerdan por su forma a bananas unidas por su tallo, mientras que
en el cerebro de primates o el humano, la porcin del hipocampo que
se encuentra hacia el fondo, cerca de la base del lbulo temporal,
es mucho ms ancha que la de la parte superior. Una de las
consecuencias de esta compleja geometra es que las secciones
cruzadas a travs del hipocampo pueden adoptar una gran variedad de
formas dependiendo del ngulo de localizacin del corte.
Circuito bsico del hipocampo, segn un dibujo de Santiago Ramn y
Cajal. Siglas: DG: dentate gyrus (circunvolucin dentada). Sub:
subiculum. EC: corteza entorrinal.
La corteza entorrinal es la mayor fuente de aferencias del
hipocampo y tambin el objetivo de sus eferencias, y est conectada
de forma fuerte y recproca con otras reas de la corteza cerebral, y
por ello acta como el mayor "interfaz" entre el hipocampo y otras
partes del cerebro. Las capas superficiales de la corteza
entorrinal proporcionan el input ms importante al hipocampo, y las
capas profundas de esta estructura el output ms prominente. En el
interior del hipocampo el flujo de informacin es en gran medida
unidireccional, con seales que se propagan a travs de una serie de
capas de clulas empaquetadas de forma apretada, primero en direccin
a la circunvolucin dentada, despus a la capa C3 y posteriormente a
la C1, siguiendo por el subculo y finalmente saliendo del hipocampo
hacia la corteza entorrinal. Cada una de estas capas contiene
tambin un circuiteado intrnseco complejo y gran cantidad de
conexiones longitudinales.30Otras conexiones menos visibles
desempean papeles importantes en la funcin del hipocampo.30 Ms all
de las eferencias hacia la corteza entorrinal, existen rutas
eferentes hacia otras reas corticales, incluyendo el crtex
prefrontal y otras reas eferentes hacia el rea septal lateral. El
hipocampo recibe inputs moduladores de los sistemas serotoninrgico,
dopaminrgico y de la norepinefrina, y del nucleus reuniens del
tlamo. Una proyeccin muy importante procede del rea medial septal,
que enva fibras colinrgicas y gabrgicas hacia todas las partes del
hipocampo. Los inputs del rea septal desempean un papel central en
el control del estado fisiolgico del hipocampo: la destruccin del
rea septal elimina el ritmo theta y afecta gravemente a ciertos
tipos de memoria.33La regin cortical adyacente al hipocampo se
conoce colectivamente como la circunvolucin parahipocampal.34
Incluye la corteza entorrinal y tambin la corteza perirrinal, la
cual deriva su nombre del hecho de que se sita al lado de la cisura
rinal. La corteza perirrinal tiene un papel importante en el
reconocimiento visual de objetos complejos, pero tambin hay
evidencias importantes de que contribuye a la memoria,
distinguindose de la contribucin del hipocampo,35 y la amnesia
completa slo tiene lugar cuando ambas estructuras se encuentran
daadas.34DesarrolloLos hemisferios cerebrales comienzan a formarse
a partir de la quinta semana del desarrollo embrionario, en forma
de evaginaciones a cada lado de la pared externa del prosencfalo.
Hacia la segunda mitad del segundo mes estas evaginaciones
comienzan a aumentar de tamao. Para el tercer mes las evaginaciones
sobresalen de tal manera por encima del diencfalo que son
identificables como los hemisferios cerebrales.36Esta nueva regin
de los hemisferios cerebrales est unida al techo del diencfalo por
las comisuras del cuerpo calloso,37 que es muy delgada porque posee
una sola capa de clulas ependimarias cubiertas por mesnquima
vascularizado que dar origen al plexo coroideo. El plexo coroideo
sobresale en el ventrculo lateral siguiendo la fisura coroidea y
por arriba de esta fisura se forma el hipocampo.
En el pasado era ampliamente aceptado el hecho de que el
desarrollo de nuevas neuronas, o neurognesis, en el cerebro mamfero
estaba limitado a las etapas iniciales del desarrollo y terminaba
con la pubertad.38 A finales del siglo XIX, evidencias contundentes
han demostrado que el desarrollo de neuronas en la regin del
hipocampo contina durante toda la adultez y de manera independiente
a las etapas tempranas del desarrollo.38 Adems, la magnitud de la
neurognesis se correlaciona estrechamente con las funciones del
aprendizaje y la memoria del hipocampo.39Ciertas citocinas
proinflamatorias bloquean la neurognesis en la regin del hipocampo,
pero ms importante an es el hecho de que el bloqueo inflamatorio
con indometacina, un antiinflamatorio no esteroideo (AINE),
restaura de manera importante la neurognesis en esta
regin.40Fisiologa
Ejemplos de electroencefalografa y actividad neural asociada a
CA1 en hipocampo de rata en los modos theta (vigilia/conducta) y
LIA (onda lenta, sueo). Cada punto muestra 20 segundos de datos,
correspondiendo la grfica superior al EEG de hipocampo, en el
centro tramas de espigas de 40 clulas piramidales de la capa CA1
registradas simultneamente (cada lnea de la trama representa una
clula diferente) y una grfica de velocidad de carrera en el fondo.
La grfica superior presenta un perodo en el que la rata estaba
buscando activamente piezas de comida distribuidas de forma
dispersa. En la grfica inferior, la rata estaba dormida.
En el hipocampo se observan principalmente dos "modos" de
actividad, cada uno de ellos asociado con un patrn distinto de
actividad de su poblacin neuronal y ondas de actividad elctrica
segn las medidas de electroencefalografa (EEG). Estos modos reciben
su nombre correspondiendo con los patrones de EEG asociados con
ellos: las ondas theta y los patrones mayores de actividad
irregular (LIA). Las principales caractersticas descritas ms abajo
se han observado en ratas, que es el animal ms ampliamente
estudiado.41El modo theta aparece durante los estados de alerta y
actividad (especialmente en la locomocin) y tambin durante el sueo
REM.42 En este modo, el EEG est dominado por ondas largas e
irregulares con un rango de frecuencia entre 69Hz, y los grupos
principales de clulas del hipocampo (las clulas piramidales y las
clulas granulosas) muestran una actividad poblacional escasa, lo
que significa que en un corto intervalo de tiempo, la gran mayora
de las clulas se encuentran silentes, mientras que la pequea
fraccin restante se dispara a tasas relativamente altas, superiores
a 50 picos por segundo en el caso de las ms activas. Una clula
activa tpicamente permanece en este estado desde medio segundo a
unos cuantos segundos. A medida que la rata realiza sus
actividades, las clulas activas quedan silentes y nuevas clulas se
vuelven activas, pero el porcentaje global de clulas activas
permanece ms o menos constante. En muchas situaciones, la actividad
celular est determinada en gran medida por la localizacin espacial
del animal, pero otras variables de comportamiento tambin influyen
claramente sobre ello.
El modo LIA aparece durante el sueo de onda corta sin sueos, y
tambin durante los estados de inmovilidad al caminar, como cuando
se est descansando o comiendo.42 En el modo LIA, el EEG est
dominado por ondas afiladas , que estn ajustadas a tiempos
aleatorios correspondientes a seales de EEG que duran en torno a
los 200300ms. Estas ondas afiladas tambin determinan los patrones
de actividad de la poblacin neural. Entre ellas, las clulas
piramidales y granulares son muy poco activas (pero no silentes). A
lo largo de una onda afilada, una cantidad tan grande como entre el
510% de la poblacin neural puede emitir un potencial de accin
durante un periodo de 50ms; muchas de estas clulas emiten brotes de
varios potenciales de accin.
Estos modos de actividad del hipocampo se pueden verificar en
primates al igual que en ratas, con la excepcin de que ha sido
difcil ver una ritmicidad theta robusta en el hipocampo de
primates. Hay, no obstante, ondas afiladas cualitativamente
semejantes, y cambios similares estado-dependientes en la actividad
de la poblacin neural.43Ritmo ThetaArtculo principal: Onda thetaPor
razn de sus capas neurales densamente empaquetadas, el hipocampo
genera algunas de las seales ms fuertes de todo el EEG en toda la
estructura cerebral. En algunas situaciones el EEG est dominado por
ondas regulares a 310Hz, que frecuentemente continan durante muchos
segundos. Estas reflejan los potenciales subumbral y modulan
fuertemente la tasa de disparo de las neuronas del hipocampo y se
sincronizan a lo largo del hipocampo mediante un patrn errtico.44
Este patrn de EEG se conoce como ritmo theta.45 La ritmicidad theta
es muy obvia en conejos y roedores, y tambin claramente presente en
perros y gatos. El que se encuentran presentes de manera apreciable
en primates resulta un tanto controversial.46 En ratas (los
animales que han sido ms ampliamente estudiados), las ondas theta
han sido investigadas principalmente en dos condiciones: en primer
lugar, cuando un animal deambula o est interactuando de algn modo
con su entorno; en segundo lugar, durante el sueo REM.47Ondas
lentas angularesDurante el sueo, o en los estados de vigilia,
cuando un animal est reposando o sin interacciones importantes con
su entorno, el EEG del hipocampo muestra un patrn irregular de
ondas lentas que de algn modo son ms largas en amplitud que las
ondas theta. Este patrn est interrumpido ocasionalmente por grandes
picos llamados ondas lentas angulares.48 Estos eventos se asocian
con brotes de actividad de pulsos que duran entre 50100msec en
clulas piramidales de las capas CA3 y CA1. Tambin estn asociadas
con oscilaciones EEG de alta frecuencia llamadas "ripples" o
rizaduras, con frecuencias que cubren el rango 150200Hz en ratas.
Las ondas lentas angulares son ms frecuentes durante el sueo, donde
se dan a una tasa media de una por segundo (en ratas), pero con un
patrn temporal muy irregular. Las ondas angulares son menos
frecuentes en los estados inactivos, y normalmente son menores.
Tambin han sido observadas en humanos y en monos. En macacos, estas
ondas son robustas, pero no se dan tan frecuentemente como en
ratas.49Uno de los aspectos ms interesantes de las ondas angulares
es que parecen estar asociadas con la memoria. Wilson y McNaughton,
en 1994,50 y numerosos estudios posteriores, publicaron que cuando
las clulas de lugar del hipocampo tienen campos de disparo espacial
solapados (y por tanto se disparan de manera prcticamente
simultnea) tienden a mostrar una actividad correlacionada durante
el sueo posterior a la sesin en que ha tenido lugar este suceso. Se
ha visto que esta intensificacin de la correlacin, conocida
comnmente como reactivacin tiene lugar principalmente cuando se
registran ondas angulosas.51 Se ha propuesto que las ondas
angulosas son, de hecho, reactivaciones de los patrones de
actividad neural que fueron memorizados durante una conducta,
dirigidas por el fortalecimiento de las conexiones sinpticas con el
hipocampo.52 Esta idea forma un componente clave de la teora de la
"memoria en dos estadios", defendida por Buzski y otros, que
propone que los recuerdos se almacenan en el hipocampo cuando se
experimentan, y posteriormente son transferidos al neocrtex durante
el sueo. Se sugiere que las ondas angulosas dirigen cambios
sinpticos hebbianos en los objetivos neocorticales de las rutas
eferentes del hipocampo.53Potenciacin a largo plazoArtculo
principal: Potenciacin a largo plazoDesde por lo menos los tiempos
de Ramn y Cajal, los psiclogos han especulado que el cerebro
almacena la memoria alterando las conexiones entre neuronas que
estn activas simultneamente.54 Esta idea fue formalizada por Donald
Hebb en 1948,55 pero por muchos aos despus, los intentos de
encontrar un mecanismo cerebral para estos cambios fueron en vano.
En 1973, Tim Bliss y Terje Lmo describieron un fenmeno en el
hipocampo de conejo que pareca encajar con las especificaciones de
Hebb: un cambio en la responsividad sinptica inducida por una
activacin breve y fuerte y que duraba durante horas, das o ms.56
Pronto los cientficos se refirieron a este fenmeno como potenciacin
a largo plazo, abreviado LTP del ingls long-term potentiation. Como
mecanismo candidato para la memoria, el LPT ha sido estudiado
intensivamente en los siguientes aos, del cual mucho se ha
aprendido.
El hipocampo es un lugar particularmente favorable para estudiar
la LTP por sus capas de neuronas densamente empaquetadas y
netamente definidas, pero actualmente se han encontrado cambios
sinpticos similares dependientes de la actividad en muchas otras
reas cerebrales.57 La forma mejor estudiada de LTP tiene lugar en
las sinapsis que terminan en las espinas dendrticas y usan el
neurotransmisor glutamato. Varias de las vas ms importantes del
hipocampo encajan en esta descripcin, y presentan LTP.58 Los
cambios sinpticos dependen de un tipo especial de receptor de
glutamato o receptor NMDA que tiene la propiedad especial de
permitir al calcio la entrada a la espina postsinptica slo cuando
la activacin presinptica y la despolarizacin postsinptica tienen
lugar al mismo tiempo.59 Los frmacos que interfieren con los
receptores de NMDA bloquean la LTP y tambin tienen efectos
importantes en algunos tipos de memoria, especialmente en la
memoria espacial. Los ratones transgnicos modificados genticamente
para desactivar el mecanismo de LPT, tambin muestran por lo general
graves dficits de memoria.59PatologaEnvejecimientoLas afecciones
relacionadas con el envejecimiento, como la enfermedad de Alzheimer
(donde la disrupcin del hipocampo es uno de los signos ms
tempranos,60 ) tienen un impacto severo en muchos tipos de
cognicin, pero incluso un envejecimiento normal y saludable est
asociado con un declive gradual en algunos tipos de memoria,
incluyendo la memoria episdica y la memoria de trabajo. Puesto que
se piensa que el hipocampo desempea un papel central en la memoria,
existe un inters considerable en verificar la posibilidad de que
los declives asociados a la edad puedan estar producidos por el
deterioro del hipocampo.61 Algunos estudios iniciales demostraron
una prdida sustancial de neuronas en el hipocampo en personas
mayores, pero posteriores estudios utilizando tcnicas ms precisas
encontraron tan slo diferencias mnimas.61 De modo similar, algunos
estudios de Resonancia Magntica han publicado una retraccin del
hipocampo en los ancianos, pero otros estudios han fracasado en el
intento de reproducir este hallazgo. Hay, no obstante, una relacin
fiable entre el tamao del hipocampo y la ejercitacin de la memoria,
lo que significa que no todos los ancianos muestran una retraccin
del hipocampo, sino solo aquellos que tienden a tener una memoria
deficiente en algunas de sus tareas.62 Tambin se han publicado
informes que estudian si las tareas de memoria tienden a producir
menos activacin hipocampal en los sujetos ancianos que en los
sujetos jvenes.62En ratas, cuando los estudios detallados de
fisiologa celular son posibles, el envejecimiento no causa una
prdida sustancial de masa celular en el hipocampo, pero altera la
conectividad sinptica de muchas formas.63 Las sinapsis funcionales
se pierden en la circunvolucin dentada y en la regin CA1, y las
respuestas mediadas por receptores NMDA se reducen. Estos cambios
pueden explicar los dficits en la induccin y mantenimiento de la
potenciacin a largo plazo, una forma de plasticidad sinptica que ha
sido implicada en la memoria. Tambin se encuentran declives
relacionados con la edad en la expresin hipocampal de varios genes
asociados con la plasticidad sinptica.64 Finalmente existen
diferencias en la estabilidad de las representaciones de las
"clulas de lugar". En ratas jvenes, la disposicin de los campos de
lugar est habitualmente alterada si la rata se cambia a un ambiente
distinto, pero permanece igual si la rata retorna al ambiente que
haba sido visitado con anterioridad. En ratas viejas, los campos de
lugar frecuentemente fallan al remapear cuando una rata se lleva a
un ambiente distinto, y tambin con frecuencia fallan al restablecer
el "mapa" original cuando la rata se retorna al mismo ambiente.
EstrsEl hipocampo contiene altos niveles de receptores de los
mineralocorticoides lo que lo hace ms vulnerable al estrs biolgico
a largo plazo que otras reas cerebrales65 Los esteroides
relacionados con el estrs afectan al hipocampo en al menos tres
modos: primero, reduciendo la excitabilidad de algunas neuronas del
hipocampo. Segundo, inhibiendo la gnesis de nuevas neuronas en la
circunvolucin dentada, y tercero, produciendo la atrofia de las
dendritas de las clulas piramidales de la regin CA3. Existen
pruebas de que los humanos que han experimentado estrs traumtico
severo y a largo plazo(por ejemplo, los supervivientes del
Holocausto) muestran atrofia del hipocampo en mayor medida que
otras reas del cerebro. Estos efectos se observan en el trastorno
por estrs postraumtico y pueden contribuir a la atrofia del
hipocampo que se observa en la esquizofrenia y en la depresin
mayor.66 Un estudio reciente ha revelado tambin que se puede
producir atrofia como consecuencia de estados depresivos, pero esto
puede ser revertido con tratamiento con antidepresivos, incluso si
estos no son eficaces para aliviar otros sntomas.67 La atrofia del
hipocampo tambin se observa con frecuencia en el sndrome de
Cushing, un trastorno producido por altos niveles de cortisol en el
torrente sanguneo. Al menos alguno de esos efectos parecen
reversibles si se interrumpe el estrs. Hay, no obstante, evidencias
derivadas principalmente por estudios que usan ratas de que el
estrs puede afectar poco despus del nacimiento a la funcin del
hipocampo de modo que el dao persiste a lo largo de la
vida.68EpilepsiaEl hipocampo es con frecuencia el foco de los
ataques epilpticos: La esclerosis del hipocampo es el tipo ms
comnmente visible de dao tisular en la epilepsia del lbulo
temporal.69 Sin embargo, an no est claro si la epilepsia est
producida por anormalidades en el hipocampo, o bien si ste est
daado por efectos acumulativos de ataques.70 En condiciones
experimentales donde los ataques repetitivos son inducidos
artificialmente en animales, el dao en el hipocampo es uno de los
resultados frecuentes: Esto puede ser consecuencia de que el
hipocampo es una de las partes ms elctricamente excitables del
cerebro. Tambin puede estar relacionado con el hecho de que el
hipocampo es una de las pocas regiones del cerebro donde la
neurognesis contina producindose a lo largo de la
vida.71EsquizofreniaNo se comprende bien las causas de la
esquizofrenia, pero se han publicado numerosas anormalidades en la
estructura cerebral. Las alteraciones ms ampliamente estudiadas
implican la corteza cerebral, pero tambin se han descrito efectos
sobre el hipocampo. Muchos estudios han encontrado reducciones en
el tamao del hipocampo en sujetos esquizofrnicos.72 Los cambios
probablemente tienen lugar por una alteracin del desarrollo ms que
por un dao tisular, y aparecen incluso en sujetos que nunca han
sido medicados. Diversas lneas de evidencia implican cambios en la
organizacin sinptica y en la conectividad.72 No est claro si las
alteraciones en el hipocampo desempean un papel produciendo los
sntomas psicticos que son el rasgo ms importante de la
esquizofrenia. Anthony Grace y sus colaboradores han sugerido,
basndose en trabajos experimentales con animales, que la disfuncin
del hipocampo podra producir una alteracin de la liberacin de
dopamina en los ganglios basales y por ello afectando
indirectamente la integracin de informacin en la corteza
prefrontal.73 Otros han sugerido que la disfuncin del hipocampo
podra explicar los problemas en la memoria a largo plazo que se
observan con frecuencia en los esquizofrnicos.74EvolucinEl
hipocampo tiene un aspecto similar entre los mamferos, desde
monotremas como el equidna a primates como los humanos.75 La
proporcin del tamao del hipocampo con respecto al tamao corporal
aumenta a grandes rasgos, siendo dos veces mayor en los primates en
comparacin con el equidna. No se incrementa en ningn organismo de
una forma que se aproxime siquiera a cmo lo hace la tasa del
neocrtex/tamao corporal. Por tanto, el hipocampo ocupa una fraccin
mucho mayor de la corteza en roedores que en primates. En humanos
adultos, el volumen del hipocampo en cada lado del cerebro es de
unos 33,5cm3, en comparacin de los 320420cm3 que ocupa el volumen
del neocrtex.76Tambin se da una relacin general entre el tamao del
hipocampo y la memoria espacial. Cuando se establecen las
comparaciones entre especies similares, las que tienen una
capacidad espacial mayor tienden a tener mayores volmenes
hipocampales.77 Esta relacin tambin se extiende al dimorfismo
sexual: en especies donde los machos y las hembras muestran
diferencias muy fuertes en la capacidad de memoria espacial, tambin
tienden a corresponderse con diferencias en el volumen del
hipocampo.78Las especies de no-mamferos no tienen estructuras
cerebrales que se parezcan al hipocampo de mamfero, pero tienen una
que es considerada homloga. El hipocampo, como se ha apuntado ms
arriba, es esencialmente el extremo medial del crtex. Slo los
mamferos tienen un crtex completamente desarrollado, pero la
estructura a partir de la cual evolucion, llamado el pallium, est
presente en todos los vertebrados, incluso los ms primitivos como
la lamprea o los mixinos.79 El palio o pallium se divide
habitualmente en tres zonas: medial, lateral y dorsal. El pallium
medial forma el precursor del hipocampo. No recuerda visualmente al
hipocampo porque las capas no estn arrolladas en forma de S o
envueltas por la circunvolucin dentada, pero la homologa est
sugerida por afinidades qumicas y funcionales muy fuertes.
Actualmente existen pruebas de que estas estructuras similares al
hipocampo estn implicadas tambin en la cognicin espacial en aves,
reptiles y peces.80En aves, la correspondencia entre estructuras
est tan aceptablemente bien establecida, que la mayor parte de los
anatomistas se refieren a la zona del palio medio como el hipocampo
aviar.81 Numerosas especies de aves tienen robustas capacidades
espaciales, sobre todo las que almacenan alimento en escondites.
Existen pruebas de que este tipo de aves tienen un hipocampo mayor
que el de otros tipos de aves, y que las lesiones en el hipocampo
producen problemas en la memoria espacial.82La historia evolutiva
de esta estructura en los peces es ms compleja. En telesteos (que
comprenden la gran mayora de las especies existentes), el cerebro
anterior est distorsionado en comparacin con otros tipos de
vertebrados: la mayor parte de los neuroanatomistas creen que el
cerebro anterior de los telesteos est esencialmente evertido, como
un calcetn vuelto del revs, de modo que las estructuras que se
localizan en el interior, prximas a los ventrculos, para la mayor
parte de los vertebrados, se encuentran en el exterior en los
telesteos y viceversa.83 Una de las consecuencias de esto es que se
piensa que el palio medial (o rea "hipocampal") de un vertebrado
tpico se correspondera con el pallium lateral de un pez tpico.
Varios tipos de peces (en particular el carpn dorado) han mostrado
experimentalmente que tienen grandes capacidades en cuanto a
memoria espacial, incluso mediante la formacin de "mapas
cognitivos" de las reas que habitan.77 Existen pruebas de que el
dao al palio lateral afecta a la memoria espacial.84 85Por ello, el
papel de la regin hipocampal en la orientacin parece haber tenido
origen muy al comienzo de la evolucin de los vertebrados, en las
ramificaciones que surgieron por la presin de predacin que tuvo
lugar hace cientos de millones de aos.86 An no se sabe si el palio
o pallium medial desempea un papel similar en vertebrados an ms
primitivos, como los tiburones o las rayas, o incluso en las
lampreas o mixines. Algunos tipos de insectos y moluscos como los
pulpos tambin tienen grandes capacidades de aprendizaje y
orientacin espacial, pero esto parece funcionar de modo distinto al
sistema de percepcin espacial de mamferos, de modo que hasta la
fecha no existe una buena razn para pensar que tengan un origen
evolutivo comn, ni tampoco hay suficientes similitudes en la
estructura cerebral para permitir nada que se asemeje a un
"hipocampo" que pueda ser identificado en estas especies. Algunos,
sin embargo, han propuesto que los cuerpos fungiformes de insectos
tienen una funcin similar a la del hipocampo.87Vase tambin Subculo
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PMID9862324.Enlaces externos Wikimedia Commons alberga contenido
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1. The Human Hippocampus: Functional Anatomy, Vascularization
and Serial Sections with MRI. Third Edition. Henri M. Duvernoy
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