Hippocampus: Struktur und Funktionen

27 Juli, 2020
Der Hippocampus ist eine wichtige Gehirnstruktur, die beispielsweise für das Gedächtnis und für Lernprozesse grundlegend ist. Erfahre in unserem heutigen Artikel mehr über dieses Thema. 
 

Kognitive Prozesse wie Lernen und Gedächtnis sind für den Menschen bei allen alltäglichen Aktivitäten von entscheidender Bedeutung. Der Hippocampus, der aus mehreren Strukturen besteht und deshalb auch als Hippocampusformation bezeichnet wird, spielt dabei eine wesentliche Rolle.

Es handelt sich um eine markante, C-förmige Struktur im medial gelegenen Abschnitt des Großhirns. Im Querschnitt kann man drei verschiedene Bereiche unterscheiden: Gyrus dentatus, Cornu ammonis und Subiculum.

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Anatomie des Hippocampus

Im 16. Jahrhundert sprach der Anatom Giulio Cesare Aranzi (2) erstmalig von dieser Gehirnstruktur, welche dieser italienische Professor als Hippocampus bezeichnete. Dieses griechische Wort bedeutet „Seepferdchen“ und weist auf die Form dieses Gehirnbereichs hin.

Als Hippocampusformation wird diese Struktur deshalb bezeichnet, weil sie sich aus unterschiedlichen Teilen zusammensetzt: dem Ammonshorn oder „eigentlichen Hippocampus“ (4 Zonen), dem Gyrus dentatus (eine Windung der Großhirnrinde) und dem Subiculum (dem Übergangsbereich zwischen Gyrus parahippocampalis und Ammonshorn).

 

Auch der Uncus, der an seiner Hakenform zu erkennen ist, enthält in seinem hinteren Bereich Gewebe des Hippocampus.

Der Hippocampus ist grundlegend für die Gedächtnisbildung. Bei einer Störung kann keine Information vom Kurzzeitgedächtnis in das Langzeitgedächtnis gelangen.

Gehirn mit Hippocampus

Die Architektur des Hippocampus

Gyrus dentatus

Der Gyrus dentatus bildet den medialsten Teil der Großhirnrinde. Auf zytoarchitektonischer Ebene ist der Gyrus dentatus eine dreischichtige kortikale Region. Er formt sich aus gezahnt aussehenden Hirnwindungen zwischen Sulcus hippocampus und Sulcus fimbriodentatus.

Der äußerste Bereich wird als Molekularschicht bezeichnet und in eine innere und äußere Schicht untergliedert. Hier sind die Dendriten der Körnerzellen aus der Körnerzellschicht zu finden.

 

Das Körnerzellband ist der wichtigste Teil des Gyrus dentatus. Hier sind die Körnerzellen zu finden, deren Dendriten in die Molekularschicht reichen. Körnerzellen und die Molekularschichten bilden die Fascia dentata.

Die innerste, polymorphe Schicht wird auch als Hilus bezeichnet.

Der Hippocampus

Der eigentliche Hippocampus, auch als Ammonshorn bekannt, umfasst vier Sektoren: CA1 bis CA4, die vorwiegend aus Pyramidenzellen bestehen.

Die an das ventrikuläre Lumen angrenzende Oberfläche wird durch Axone der Pyramidenzellen gebildet und als Alveus bezeichnet. Historisch gesehen besteht die Aufteilung dieser Region aus:

  • der luziden Schicht
  • dem Stratum radiatum
  • dem Stratum lacunosum-moleculare

Die luzide Schicht CA3 besteht aus Fasern, die Synapsen mit proximalen Dendriten oberhalb der Pyramidenzellschicht dieser Schicht bilden. Die CA2-Schicht ist relativ kompakt. Darüber hinaus verfügt sie über eine Pyramidenzellschicht. Ihre Grenzen sind schwer zu bestimmen.

 

Die CA1-Schicht ist ein Unterfeld des Hippocampus (3). Die Pyramidenzellschicht in diesem Bereich kann weiter in eine äußere und eine innere Schicht unterteilt werden.

Subiculum

Die CA1-Schicht und das Subiculum überlappen sich an ihren Kanten und bilden eine Übergangszone. Hauptsächlich kann die Unterkategorie in die folgenden Ebenen unterteilt werden:

  • Oberflächlich gesehen gibt es eine breite molekulare Schicht, in der sich die Dendriten der subikulären Pyramidenzellen erstrecken. Diese Schicht von Pyramidenzellen wiederum kann in zwei Teilschichten unterteilt werden: die äußere und die innere.
  • Die Zellen der äußeren Schicht enthalten eine Ansammlung von Lipofuszin-Pigmenten in ihren apikalen Dendriten.
  • Das Präsubiculum besteht aus einer Oberflächenschicht mit modifizierten pyramidalen Neuronen.
  • Das Parasubiculum enthält eine Zellschicht, die schwer vom Präsubiculum zu unterscheiden ist.

Entorhinaler Cortex

Der Begriff „entorhinaler Cortex“ ist gleichbedeutend mit dem Brodmann-Areal. Hauptsächlich erstreckt sich dieser Bereich rostral zum mittleren Teil der Amygdala und kaudal zur vorderen Grenze des seitlichen Kniehöckers.

 

Diese Zone ist in Lamellen gegliedert. Diese Gliederung unterscheidet sich jedoch etwas vom Rest der hirnbildenden Zonen. Es lassen sich im Wesentlichen sechs Schichten voneinander unterscheiden.

Konnektivität

Innerliche Hippocampus-Schaltung

Hauptsächlich folgt die hippocampale Informationsverbindung einem unidirektionalen und glutamatergen (erregenden) Weg, der Teil eines geschlossenen Kreislaufs ist. In dieser innerlichen Kette von Verbindungen ist der Gyrus dentatus sehr wichtig. Er empfängt die meisten Informationen, die vom entorhinalen Cortex übertragen werden.

Äußerliche Verbindungen

Die äußerliche Hippocampus-Schaltung besteht aus:

  • mehreren cortikalen Bereichen
  • dem Amygdaloidkomplex
  • der medialen Septumregion
  • dem Thalamus
  • der Supramilarregion
  • dem monoaminergen Kern des Hirnstamms

So scheint es, dass der Hippocampus sensorische Informationen aus einer Vielzahl von cortikalen Regionen erhält.

Hippocampus im Kopf
 

Cortikale Verbindungen

Diese Projektionen dienen in erster Linie dazu, sensorische Informationen in die Hippocampusformation einzubringen.

Subcortikale Verbindungen

Die Fimbrien und der Fornix bilden das klassische efferente System der Hippocampusformation. Darüber hinaus gibt es auch große Verbindungen zwischen der Hippocampusformation und der Amygdala. So beinhalten andere subkortikale Projektionen in Richtung der Hippocampusformation den medialen Septumkomplex. Schließlich werden die Verbindungen zwischen der Hippocampusformation und dem Hypothalamus durch das Subiculum hergestellt.

So konnten wir sehen, dass die Hippocampusformation aus einer komplexen Reihe von Bereichen besteht, einschließlich dem Hypothalamus. Obwohl ein Großteil der Forschung mit Tieren durchgeführt wurde, scheint es klar zu sein, dass die hier beschriebenen Regionen hauptsächlich die menschliche Hippocampusformation bilden.

 
  1. Insausti, R., & Amaral, D. G. (2003). Hippocampal formation. In The Human Nervous System: Second Edition. Elsevier Inc..
  2. Arantius G (1587). De humano foetu. Ejusdem anatomicorum observationum liber, etc. Venice, pp 44–45.
  3. Stephan, H. (1983). Evolutionary trends in limbic structures. Neuroscience & Biobehavioral Reviews, 7(3), 367-374.