Как работает Гиппокамп?

Гиппокамп - это парная структура в височной доле коры головного мозга, которая выполняет функцию кратковременной памяти и записи кратковременной памяти в долговременную.



Гиппокамп связан множеством двусторонних нервных связей с таламусом, амигдалой и энторинальной корой мозга. Кроме того, правый и левый гиппокампы связаны между собой.

В гиппокампе (в отличии от остального мозга) постоянно происходит образование новых нейронов.

NMDA рецепторы



Нейроны гиппокампа отличаются наличием NMDA рецепторов. В нормальном состоянии NMDA-рецепторы закрыты магниевыми пробками, но при активации синапса (через обычные AMPA-рецепторы), эти пробки вылетают. Ионный канал рецептора, селективный к катионам, открывается, что ведёт к притоку в клетку Na+ и, в небольшом объёме, Ca2+, а K+ покидает клетку.

Ионы кальция, вошедшие через канал, активируют протеинкиназу CaMK-II. Происходит её аутофосфорилирование и фосфорилирование ряда белков нейрона-реципиента. При этом проводимость синапса резко увеличивается и может продержаться несколько часов.

Как правило, возврат магниевых пробок происходит во время сна, когда нет возбуждающих информационных потоков.

Запись информации в гиппокамп

При эмоциональном состоянии (возбуждении амигдалы) и наличии входящего сенсорного потока из таламуса, в гиппокамп поступают сигналы, достаточные для активации нейронов и NMDA-синапсов.

Очевидно, в гиппокампе запоминаются паттерны активации ключевых нейронов из входящего сенсорного потока (из таламуса) и нейронов, кодирующих эмоциональное состояние (из коры).

Физически происходит модификации синапсов между нейронами, кодирующих смыслы, задействованные в запоминаемой ситуации.

Использование кратковременной памяти

Если в процессе мышления в коре мозга активируются нейроны, проекции которых имеют открытые синапсы в гиппокампе, информация, запомненная в гиппокампе, может быть использована для мышления. В частности, это происходит при решении пространственных задач - по поиску пути в незнакомой местности (который, обычно, сопровождается эмоциональным напряжением).

Перезапись из кратковременной в долговременную память

При исчезновении внешнего сенсорного потока из таламуса (при засыпании или в следствии волевого усилия коры), создаются условия для перезаписи информации из гиппокампа в кору.

Этот процесс, вероятно, инициируется в коре при использовании в мыслительном процессе паттернов эмоционального состояния, запомненных в гиппокампе и связанных с определенной ситуацией.

При этом, кора возбуждает и амигдалу, которая воспроизводит пережитую ранее эмоцию. Вместе кора и амигдала активируют в гиппокампе те же нейроны, которые использовались для запоминания.

По ассоциативным связям в гиппокампе активируются проекционные сенсорные нейроны, которые запоминали сенсорный поток во время эмоционального возбуждения, и они воспроизводят в коре и амигдале пережитую ситуацию (вернее, ее контуры).

В результате образуется замкнутый контур, который постепенно усиливает эмоцию и более точно воспроизводит пережитую ситуацию.

За счет многократного повторения одних и тех же паттернов активации нейронов в коре и амигдале происходит формирование долговременной памяти. Кратковременная же память в гиппокампе, как правило, стирается после сна.