HIPPOCAMPE: FONCTIONS, ANATOMIE ET PATHOLOGIES (AVEC IMAGES) - NEUROPSYCHOLOGIE - 2024

L' hippocampe est une structure cérébrale qui fait partie du système limbique et dont les principales fonctions sont la formation de nouveaux souvenirs - la mémoire - et l'orientation spatiale. Il est situé dans le lobe temporal (l'une des structures cérébrales supérieures), mais il fait également partie du système limbique et est impliqué dans les fonctions des structures inférieures.

De nos jours, il est bien documenté que les principales fonctions exercées par l'hippocampe sont liées aux processus cognitifs; en fait, il est globalement reconnu comme la structure principale de la mémoire. Cependant, il a été montré comment cette région réalise deux autres activités en dehors des processus de mémorisation: l'inhibition du comportement et l'orientation spatiale.

Illustration de l'hippocampe

L'hippocampe, du latin hippocampe, a été découvert au XVIe siècle par l'anatomiste Giulio Cesare Aranzio. Il doit son nom à l'apparence de sa structure, qui ressemble à la forme de l'hippocampe, l'hippocampe.

Comparaison entre l'hippocampe disséqué et l'hippocampe

Au départ, il y avait une certaine controverse sur l'anatomie de cette région du cerveau et on lui a donné différents noms tels que «ver à soie» ou «corne de bélier». De même, l'existence de deux régions différentes de l'hippocampe a été proposée: "grand hippocampe" et "petit hippocampe".

À l'heure actuelle, cette subdivision de l'hippocampe n'a pas été prise en compte et elle est classée comme une structure unique. D'autre part, dans sa découverte, l'hippocampe était lié au sens de l'odorat, et il a été défendu que cette structure cérébrale était en charge du traitement et de l'enregistrement des stimuli olfactifs.

Ce n'est qu'en 1900 que Vladimir Bekhterev a démontré le fonctionnement réel de la structure et que les fonctions de mémoire exercées par l'hippocampe ont commencé à être étudiées.

Anatomie et localisation de l'hippocampe

L'hippocampe est une région cérébrale située à l'extrémité du cortex. Plus précisément, c'est une zone où le cortex se rétrécit en une seule couche de neurones densément remplis.

Ainsi, l'hippocampe est une petite région située au bord inférieur du cortex cérébral, comprenant des parties ventrale et dorsale.

Illustration d'un hippocampe

En raison de son emplacement, il fait partie du système limbique, c'est-à-dire du groupe de régions présentes dans la région qui borde le cortex cérébral, et échange des informations avec différentes régions du cerveau.

Le système limbique. Source: Anatomie et physiologie, Connexions, OpenStax College via Wikimedia Commons

D'une part, la principale source d'afférences hippocampiques est le cortex entorhinal et il est fortement lié à un grand nombre de régions du cortex cérébral. Plus précisément, l'hippocampe semble être étroitement lié au cortex préfrontal et à la zone septale latérale.

La connexion de l'hippocampe avec ces zones du cortex explique une grande partie des processus cognitifs et des fonctions de mémoire exécutés par la structure.

D'autre part, l'hippocampe est également connecté aux régions inférieures du cerveau. Il a été démontré que cette région reçoit des apports modulateurs des systèmes sérotoninergique, dopaminergique et norépinéphrine, et est fortement liée au thalamus.

Physiologie

Hippocampe

L'hippocampe fonctionne à travers deux modes d'activité, chacun avec un modèle de fonctionnement différent et avec la participation d'un groupe spécifique de neurones. Ces deux modes d'activité sont les ondes thêta et les principaux modèles d'activité irrégulière (LIA).

Les ondes thêta apparaissent pendant les états de vigilance et d'activité, ainsi que pendant le sommeil paradoxal. Pendant ce temps, c'est-à-dire lorsque nous sommes éveillés ou en phase de sommeil paradoxal, l'hippocampe fonctionne au moyen d'ondes longues et irrégulières produites par des neurones pyramidaux et des cellules granulaires.

De son côté, une activité irrégulière apparaît pendant le sommeil (sauf en phase REM) et dans les moments d'immobilité (lorsque nous mangeons et nous nous reposons).

De même, il semble que les ondes lentes angulaires soient celles qui sont le plus étroitement liées aux processus de mémoire.

De cette façon, les moments de repos seraient essentiels pour que l'hippocampe puisse stocker et retenir les informations dans ses structures cérébrales.

Fonctions de l'hippocampe

Hippocampe (rouge)

L'hypothèse initiale selon laquelle l'hippocampe remplissait des fonctions liées au sens de l'odorat a été remplacée. En fait, la fausseté de cette fonction possible de l'hippocampe a été démontrée et il a été démontré que, malgré le fait que cette région reçoit un apport direct du bulbe olfactif, elle ne participe pas au fonctionnement sensoriel.

Au fil des années, le fonctionnement de l'hippocampe était lié à la performance des fonctions cognitives. Actuellement, la fonctionnalité de cette région se concentre sur trois aspects principaux: l'inhibition, la mémoire et l'espace.

Le premier d'entre eux est apparu dans les années 1960 grâce à la théorie de l'inhibition du comportement d'O'keefe et Nadel. En ce sens, la difficulté d'hyperactivité et d'inhibition observée chez les animaux présentant des lésions de l'hippocampe a développé cette ligne théorique et a lié le fonctionnement de l'hippocampe à l'inhibition comportementale.

En ce qui concerne la mémoire, elle est devenue liée au célèbre article de Scoville et Brenda Milner, qui décrivait comment la destruction chirurgicale de l'hippocampe chez un patient épileptique provoquait une amnésie antérograde et une amnésie rétrograde très grave.

La troisième et dernière fonction de l'hippocampe a été initiée par les théories de «cartographie cognitive» de Tolman et la découverte d'O'Keefe que les neurones dans l'hippocampe des rats semblaient montrer une activité liée à l'emplacement et à la situation spatiale.

Hippocampe et inhibition

La découverte du rôle de l'hippocampe dans l'inhibition comportementale est assez récente. En fait, cette fonctionnalité est toujours sous enquête.

Des études récentes se sont concentrées sur l'examen d'une région spécifique de l'hippocampe appelée hippocampe ventral. Dans l'enquête sur cette petite région, il a été postulé que l'hippocampe pourrait jouer un rôle important à la fois dans l'inhibition du comportement et le développement de l'anxiété.

L'étude la plus importante sur ces fonctions a été menée il y a quelques années par Joshua A. Gordon. L'auteur a enregistré l'activité électrique de l'hippocampe ventral et du cortex préfrontal médian chez la souris en explorant différents environnements, dont certains ont suscité des réactions d'anxiété chez les animaux.

L'étude s'est concentrée sur la recherche de la synchronisation de l'activité cérébrale entre les régions cérébrales, car ce facteur constitue un signe de transfert d'informations. Parce que l'hippocampe et le cortex préfrontal sont connectés, la synchronisation était évidente dans tous les environnements dans lesquels les souris étaient exposées.

Cependant, dans les situations qui provoquaient de l'anxiété chez les animaux, il a été observé que la synchronisation entre les deux parties du cerveau augmentait.

De même, il a également été démontré comment le cortex préfrontal a connu une augmentation de l'activité du rythme thêta lorsque les souris se trouvaient dans des environnements qui produisaient des réponses de peur ou d'anxiété.

Cette augmentation de l'activité thêta était liée à une diminution notable du comportement d'exploration des souris, pour laquelle il a été conclu que l'hippocampe est la région en charge de transmettre les informations nécessaires pour inhiber certains comportements.

Hippocampe et mémoire

Contrairement au rôle que joue l'hippocampe dans l'inhibition, il existe aujourd'hui un fort consensus scientifique pour affirmer que cette région constitue une structure vitale pour le fonctionnement et le développement de la mémoire.

Principalement, il est soutenu que l'hippocampe est la structure cérébrale qui permet la formation de nouveaux souvenirs des événements vécus, à la fois épisodiques et autobiographiques. De cette façon, on en conclut que l'hippocampe est la zone du cerveau qui permet l'apprentissage et la rétention d'informations.

Ces hypothèses ont été largement démontrées à la fois par de multiples investigations neuroscientifiques et, surtout, par les symptômes produits par des lésions de l'hippocampe.

Il a été démontré que des blessures graves dans cette région provoquent de profondes difficultés dans la formation de nouveaux souvenirs et affectent souvent aussi les souvenirs formés avant la blessure.

Cependant, le rôle principal de l'hippocampe dans la mémoire réside plus dans l'apprentissage que dans la récupération d'informations précédemment stockées. En fait, lorsque les gens forment une mémoire, celle-ci est d'abord stockée dans l'hippocampe, mais avec le temps, l'information accède à d'autres régions du cortex temporal.

De même, l'hippocampe ne semble pas être une structure importante dans l'apprentissage des habiletés motrices ou cognitives (comment jouer d'un instrument ou résoudre des énigmes logiques).

Ce fait révèle la présence de différents types de mémoire, qui sont régis par différentes régions du cerveau, de sorte que l'hippocampe ne couvre pas tous les processus de mémoire dans leur intégralité, mais une grande partie d'entre eux.

Hippocampe et orientation spatiale

Des recherches sur le cerveau des rats ont montré que l'hippocampe contient une série de neurones qui ont des «champs de lieu». Cela signifie qu'un groupe de neurones dans l'hippocampe déclenche des potentiels d'action (transmettent des informations) lorsque l'animal passe à un endroit spécifique de son environnement.

De même, Edmund Rolls a décrit comment certains neurones de l'hippocampe sont activés lorsque l'animal concentre son regard sur certains aspects de son environnement.

Ainsi, des études sur des rongeurs ont montré que l'hippocampe pourrait être une région vitale dans le développement de la capacité d'orientation et de la mémoire spatiale.

Chez l'homme, les données sont beaucoup plus limitées en raison des difficultés posées par ce type de recherche. Cependant, des «neurones de site» ont également été trouvés chez des sujets épileptiques qui ont effectué une procédure invasive pour localiser la source de leurs crises.

Dans l'étude, des électrodes ont été placées sur l'hippocampe d'individus et on leur a ensuite demandé d'utiliser un ordinateur pour naviguer dans un environnement virtuel qui représentait une ville.

Maladies liées

Les lésions de l'hippocampe produisent une série de symptômes, la plupart liés à une perte de mémoire et surtout à une diminution de la capacité d'apprentissage.

Cependant, les problèmes de mémoire causés par des blessures graves ne sont pas les seules maladies liées à l'hippocampe. En fait, quatre maladies majeures semblent avoir une sorte de lien avec le fonctionnement de cette région cérébrale. Ceux-ci sont:

Dégénérescence cérébrale

Cerveau d'un patient atteint de la maladie d'Alzheimer.

Le vieillissement normal et pathologique du cerveau semble être étroitement lié à l'hippocampe.

Les problèmes de mémoire liés à l'âge ou à la baisse des capacités cognitives ressenties pendant la vieillesse sont liés à une diminution de la population neuronale de l'hippocampe.

Cette relation devient beaucoup plus perceptible dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, dans lesquelles une mort massive des neurones dans cette région cérébrale est observée.

Stress

L'hippocampe contient des niveaux élevés de récepteurs minéralocorticoïdes, ce qui rend cette région très vulnérable au stress.

Le stress peut affecter l'hippocampe en réduisant l'excitabilité, en inhibant la genèse et en provoquant l'atrophie de certains de ses neurones.

Ces facteurs expliquent les problèmes cognitifs ou les échecs de mémoire que nous pouvons éprouver lorsque nous sommes stressés, et ils sont particulièrement visibles chez les personnes atteintes de trouble de stress post-traumatique.

Épilepsie

L'hippocampe est fréquemment le foyer de crises d'épilepsie. La sclérose hippocampique est le type de lésion tissulaire le plus souvent visible dans l'épilepsie du lobe temporal.

Cependant, il n'est pas clair si l'épilepsie survient en raison d'anomalies du fonctionnement de l'hippocampe ou si les crises d'épilepsie produisent des anomalies dans l'hippocampe.

Schizophrénie

La schizophrénie est une maladie neurodéveloppementale qui implique la présence de nombreuses anomalies dans la structure cérébrale.

La région la plus associée à la maladie est le cortex cérébral, cependant, l'hippocampe pourrait également être important, car il a été démontré que de nombreux sujets atteints de schizophrénie présentent une diminution notable de la taille de cette région.

Références

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