11. Det limbiske system (færdig)

Question 1

HUKOMMELSE

11.1.1 Redegør kort for hippocampus’ relation til hukommelse og indlæring?

Answer 1

Ved bilateral ødelæggelse af hippocampusformationen ses amnesi uden reduceret intellekt. Amnesien er ikke lige så udtalt hvis kun hippocampus skades.

Hippocampus er ikke vigtig for den implicitte (non-deklarativ) hukommelse, men den eksplicitte (deklarative).

Hippocampusformationen ligger medialt i temporallappen og består af:

• Hippocampus
• Area entorhinalis (BA 28)
• Subiculum
• Gyrus dentatus

De 3 sidste er kortikale strukturer og ligger alle i gyrus parahippocampalis.

Langs medialsiden af hippocampus findes gyrus dentatus. Denne og hippocampus hører til allokorteks og har derfor kun 3 lag i barken.

I hippocampus er en zoneinddeling som benævnes Cornu ammonis (CA) 1, 2 og 3.

Der findes to sæt af forbindelser:

• Veludviklet tovejsforbindelse med kortikale associationsområder
• Direkte og indirekte forbindelser med amygdala, gyrus cinguli og septumkerner.

Afferente forbindelser

Area entorhinalis er den store indgangsport til gyrus dentatus og videre til hippocampus.

• Fra Gyrus cinguli, præfrontalcortex og insula og associationscortex → Area entorhinalis → Gyrus dentatus →hippocampus
• Fra bulbus olfactorius → area entorhinalis → gyrus dentatus → hippocampus
• Gyrus parahippocampalis → area entorhinalis → gyrus dentatus → hippocampus
• Fra septumkerner og monoaminrge neuroner i hjernestammen (locus coerulerus og raphekernerne) direkte til hippocampus
• Hypothalamus og thalamus via gyrus cinguli til hippocampus
• Fra amygdala til subiculum og area entorhinalis.

Signalvejen gennem hippocampus:

• Area entorhinalis er den store indgangsport, herfra sendes fibre til gyrus dentatus
• Der findes kornceller i gyrus dentatus. Korncellerne sender mosfibre til hippocampus CA3
• CA3 har pyramideceller, de sender schafferkollateraler til CA1
• Fra CA1 er en ny pyramidecelle, her går akson til subiculum
• Fra subiculum tilbage til area entorhinalis

Alle led bruger glutamat. Det har senere vist sig, at denne vej er lidt for simplificeret. Der er et mere komplekst samspil.

Efferente forbindelser

• Fra CA1, subiculum og area entorhinalis → Præfrontalcortex og temporale cortex •
• Fra subiculum → via fornix til corpus mamillare, herfra til VA og videre til gyrus cinguli. Nogle fibre går ikke til corpus mamillare men til ventrale striatum og ventromediale hypothalamus.
• Fra CA1 og subiculum til amygdala.

På baggrund af denne lange gennemgang af opbygning, afferenter, signalveje gennem hippocampus og efferenter. Så ser vi at især associationscortex og amygdala har vigtige funktioner for læring. Der modtages bearbejdet information fra alle sanser. Herfra vil det igen projiceres ud til associationscortex og amygdala.

Et præcist svar kunne derfor lyde: Hippocampusformationen modtager mange afferenter fra associationscortex, amygdala, septumkerner samt neuroner i hjernestammen. Det er bearbejdet information ofte koblet sammen med emotioner, som når area entorhinalis → gyrus dentatus kornceller → via mosfibre til pyramideceller i CA3 → schafferkollateraler til CA1’s pyramideceller → til subiculum og igen til area entorhinalis.

Der sendes efferenter tilbage til præfrontalcortex og temporalcortex, amygdala, ventrale striatum mv.

Hippocampus modtager således mange bearbejdede sensoriske informationer og sender dem tilbage igen.

Skader af hippocampus giver amnesi, den er dog mere udtalt når hele hippocampusformationen inddrages og det er bilateralt.

Question 2

HUKOMMELSE

11.1.2 Redegør kort for hvad man forstår ved “long term potentiation” (LTP).

Answer 2

LTP, Long term potentation er en brugsafhængig synaptisk plasticitet der langvarrigt øger synapsens virkning, enten gennem øget transmitterfrisætning eller en øget responsitivitet af den postsynaptiske membran. Det kan induceres ved stærkt præsynaptiske aktivitet eller flere synaptiske påvirkninger falder sammen i tid.

Mekanismen:

• Glutamat frisættes fra præsynapsen og binder til AMPA-R
• Postsynapsen depolariseres en smule pga. natrium-influx, dette fjerner magnesium fra NMDA-R
• Glutamat kan nu også sætte sig på NMDA-R, dette tillader især calcium-influx
• Calcium fungerer bl.a. som en second messenger, den starter en kaskade er reaktioner der medfører øget proteinsyntese.
• Derudover aktiveres kinaser der fosforylerer AMPA-R. Dette gør den bredere og mere natrium kan hurtige trænge ind.
• Den får vesikler med AMPA-R til at fusionere med membranen, altså får vi inkoopereret mere AMPA-R i postsynapsen

Alt dette bevirker, at der i fremtiden behøves mindre glutamat til at depolarisere postsynapsen.

Question 3

HUKOMMELSE

11.1.3 Hvilken funktion tillægges LTP i bl.a. hippocampus-området af hjernen?

Answer 3

Det menes at være hele grundlaget for læring. Hvis man hæmmer NMDA hæmmes LTP, her ser man stærkt reduceres indlæringsevne.

Man har set, efter tetanisk stimulering af pyramidecellerne i hippocampus, så skal der senere et meget mindre stimuli til for at fremkalde samme amplitude.

Det behøver ikke være tetanisk stimulering, det kan også være sammenfaldende påvirkninger, eks. Glutamat der signalerer om hvad og hvor, herefter signalerer mange monoaminer om hvorfor og hvordan. Det er alment anderkendt at monoaminerne især er modulerende, da de sætter sig på metabotrope receptorer.

Man kan se at spinae opsplittes og derefter vokser i størrelse, vi får altså flere og større spinae.

De mest direkte holdepunkter for LTP er faktisk påvist i amygdala under betingede frygtreaktioner.

Question 4

HUKOMMELSE

11.1.4 Hvorfor menes LTP at være det synaptiske grundlag for læring og hukommelse.

Answer 4

Fordi man ser større og flere spinae efter, man ser at mindre stimuli kan medføre samme amplitude, eller at samme stimuli som før kan inducere endnu større amplitude.

Rotter i læringsrigt miljø får øget synaptiske effekter.

Hæmmes LTP reduceres indlæringsevnen.

Question 5

HUKOMMELSE

11.1.5 Angiv den type (kvalitet) af læring og hukommelse, der er knyttet til henholdsvis amygdala og hippocampus og påvirkes af læsioner af disse strukturer.

Answer 5

Læring defineres som den proces hvormed ny information indlæres eller tilegnes og giver sit udslag i ændret adfærd.

• Associativ læring – her lærer vi ved erfaring, at to fænomener optæder samtidig. Det kan være den klassiske associative læring, hvor to begivenheder er sammenfaldende. Eks. Et lyn efterfølges som regel af et tordenskrald. Det kan også være operant betinget læring, hvor man lærer en sammenhæng mellem ens adfærd og det respons man får deraf. Eks. Smil til verden, og verden smiler til dig.
• _Non-associativ lærin_g: Habituering, her udsættes vi for et bestemt stimuli tilpas mange gange til at vi lærer det. Hvis et respons forstærkes optræder sensitivisering. Imitation, primært sådan vi lærte sprog og bevægelser.

Hukommelse defineres som evnen til at indkode, lagre og genfinde indlært/tilegnet information, altså det vi har lært.

• Deklarativ (eksplicit) –
  
  • Episodisk, her huskes begivenheder fra ens liv, eks. Studentertiden.
  • Semantisk – Dette er fakta omkring verden vi lever i. Eks. At Trump (dags dato) er præsident i USA.
• Non-deklarativ (implicit) færdigheder, vaner, følelser.
• Det er den deklarative hukommelse der er afhængig af hippocampus.

Den non-deklarative er afhængig af cerebellum, motorisk cortex og basalganglier hvis det er færdigheder, som eks. At cykle, der skal huskes. Hvis det er følelser, så er det især amygdala.

I tillæg skal det nævnes, at hukommelse stille og roligt projiceres ud til cortex, kaldet konsolidering. Derfor ser man ikke særlig tit retrograd amnsi (altså tab af hukommelse fra før skaden) ved skader medialt i temporallappen.

Det er især den anterograde amnesi.

Vi skal altså lige igennem hippocampus før vi for alvor kan lagre hukommelsen i hjernebarken.

Cerebral iskæmi er især farligt for pyramidecellerne i CA 1-3.

De er store glutamatholdige celler

Question 6

HUKOMMELSE

11.1.6 Hvad forstås ved langtids- og korttidshukommelse, og hvilke cerebrale strukturer menes at være involverede?

Answer 6

Korttidshukommelsen – varer i sekunder, let sletbar og er følsom for distraktioner.

• Deklarative – hippocampus
• Non-deklarative – man er ikke helt sikkert, det er meget spredt ud

Ting skal igennem kortidshukommelsen for at komme ind i langtidshukommelsen, dette kaldes konsolidering.

Langtidshukommelsen – timer, dage, uger, måneder og år.

• Deklarative – kortikale områder, eks. Sprog i Wernickes og Brocca. Genkender objekter i temorallappen osv.
• Non-deklarative – Motoriske færdigheder til cerebellum, basalganglier og motorisk cortex Emotionelfarvet hukommelse i amygdala.

Lige et par kommentarer til arbejdshukommelse:

• Det er den hukommelse vi bruger i vores dagligdag for at udarbejde en konstant evaluering af ting omkring os.
• Det er den hukommelse der gør det muligt at holde på indtryk længe nok til at vi kan evaluere dem og knytte sammen med en handling eller allerede lagret information/viden. Eks. Når vi laver mad, så indgår ofte flere komponenter i retten.
• Arbejdshukommelsen gør det muligt for os både at koge pasta, lave en kødsovs, dække bord osv. Den gør at vi ikke glemmer de enkelte ting. Det er sjældent at denne hukommelse egentlig bliver til en hukommelse i snæver forstand.
• Vi kan jo ikke huske tidsaspekterne i madlavningen en uge efter.
• Vi kan måske godt huske vi fik pasta m. kødsovs, men så er vi ovre i den episodiske hukommelse.

Question 7

Det limbiske system

11.0.1 Angiv de strukturer, der typisk indgår i det limbiske system.

Answer 7

• Amygdala, ligger fortil og medialt i temporallappen medialt for uncus.
• Gyrus cinguli, ligger over corpus callosum
• Septumkernerne, findes foran commisura anterior. Foran thalamus er nemmere at visualisere.
• Hippocampusformationen (hippocampus, gyrus dentatus, area entorhinalis og subiculum). Ligger i gyrus parahippocampalis i temporallappen.
• Uncus og fornix står ikke til forelæsning, men står til holdtimer.

Question 8

Det limbiske system

11.0.2 Angiv mindst tre overordnede funktioner af det limbiske system med samtidig angivelse (for hver af de tre) af det tilknyttede primære hjerneområde.

Answer 8

Amygdala

• Er af betydning for emotioner og emotionelt betinget adfærd. Den er vigtig for at indlære et stimulus og dets emotionelle værdi. Den er især vigtig som en slags alarm der evaluerer stimuli mht. potentiel fare. Vigtig for at lære sammenhænge. Eks. At en høj lyd efterfølges af smertefuldt stimuli.
• Amygdala deles i en lille kortikomedial kernegruppe (inkl. Nc. Centralis) og en basolateral kernegruppe (inkl. Nc. Lateralis).
• Den basolaterale er størst og er involveret i bevidste rationelle processor da den er forbundet med bl.a. frontallappen og temporallappen.
• Den kortikomediale gruppe er vigtig for autonome funktioner da den har forbindelse med bulbus olfactorius, viscerale kerner i hjernestammen og hypothalamus. Frygtreaktioner ses især fra nc. Centralis, frysning etc. Herfra starter de ting der indgår i en frygtreaktion, eks. Øget udskillelse af cortisol (endokrin komponent) øget sympaticus (autonom komponent). Derudover også ændret adfærd.

Hippocampusformationen er af betydning for læring og hukommelse.

Septumkernerne

• Påvirker både autonome funktioner, emotioner og adfærdsreaktioner.
• Særlig ses nedsat aggressiv adfærd ved ødelæggelse af septumkernerne. Stimulering kan da også fremkalde aggressiv adfærd.
• Skyldes muligvis forbindelser med hypothalamus, gyrus cinguli, thalamus og amygdala.

Gyrus cinguli

• Regnes for at være af betydning for organisering og igangsætning af forskellige typer målrettet adfærd, både gennem autonome nervesystem via hypothalamus eller det somatiske nervesystem.
• Derudover vigtig for emotioner, valg af adfærd på baggrund af modstridende stimuli.
• Medfølelse og beundring ses også øget aktivitet her.

Question 9

Det limbiske system

11.0.3 Hvordan indgår corpora mamillaria forbindelsesmæssigt i det limbiske system?

Answer 9

Den indgår i papez kredsløb:

Fra corpus mamillare ⇒ fasciuclus mamillothalamicus ⇒ Nucleus anterior thalamicus ⇒ gyrus cinguli ⇒ entorhinale cortex ⇒ hippocampusformationen ⇒ Fornix ⇒ corpus mamillare.

Det er altså et kredsløb der forbinder nogle af de limbiske strukturer. Han mente selv det var med emotioner, nu mener man det kan have noget med hukommelse at gøre.

Question 10

Det limbiske system

11.0.4 Angiv amygdalas vigtigste afferente og efferente forbindelser, samt de funktioner der er tilknyttet.

Fokusér her på afferenter

Answer 10

Vi deler amygdala op i den kortikomediale og den basolaterale kernegruppe:

Kortikomediale afferenter (autonome funktioner):

• Bulbus olfactorius
• Hypothalamus
• Intralaminære thalamuskerner
• Septumkernerne
• Modtager dopaminerge fibre fra mesencephalon
• Fibre fra nucleus parabrachialis dorsolateralt i pons, vi husker at smagsfibre kom herfra, så amygdala kan herigennem få information om smag.
• Insula

Basolaterale afferenter (bevidste funktioner):

• Præfrontalcortex
• Temporale associationsområder
• Gyrus cinguli
• Thalamuskerner
• De basolaterale kerner, og især nc. Lateralis, modtager tilsammen alle typer af sanseinformation.
• Insula

Question 11

Det limbiske system

11.0.4 Angiv amygdalas vigtigste afferente og efferente forbindelser, samt de funktioner der er tilknyttet.

Fokusér her på efferenter

Answer 11

Efferenter (er stort set reciprokke). Her deler vi ikke amygdala op?:

• Hypothalamus, fibrene løber især i stria terminalis der ligger under fornix og over thalamus. Ender særlig i nc. Ventromedialis.
• Thalamus, især nc. Medialis dorsalis. Herfra kan de komme til præfrontalcortex.
• Hippocampusformationen og septumkernerne
• Ventrale striatum (nc. Accumbens og nc. Basalis meynert)
• Til hjernestammen (især fra nc. Centralis). Her går de til Periakveduktale grå substans (PAG), retikulærsubstansen og nc. Solitarius og motoriske vaguskerne (Parasympaticus).

Det er den amygdalofugale pathway der leverer fibre til thalamus, septumkernerne, hjernestammen og ventrale striatum

Question 12

Det limbiske system

11.0.5 Giv 3 eksempler på adfærdsændringer/neurologiske symptomer efter skade eller stimulation af amygdala.

Answer 12

Epilepsi (stimulering) – Der ses angst, nogle autonome funktioner som øget spytsekretion, nogle hallucinationer, man kalder dette dreamy state. Opmærksomhedsreaktioner. Ved stimulering kan også ses smaskebevægelser og tyggebevægelser. Tømning af blæde og tarm.

Skade af amygdala:

• Tamhed – nedsat frygtreaktion og nedsat aggresion
• Hyperphagi – overspiser og spiser upassende objekter
• Hyperoralitet – undersøger ting med munden
• Hypersexualitet – Øget sexlyst og dyrker sex med upassende objekter
• Visuel agnosi – især overfor ting man før fandt skræmmende
• Manglende frygtbetinget adfærd
• Social disinhibition – upassende adfærd