Hipocampo: anatomía y funciones clave en memoria y Alzheimer
Hipocampo: anatomía y funciones clave en memoria y Alzheimer. Descubre su papel en la memoria espacial, la consolidación y cómo se deteriora en el Alzheimer.
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El hipocampo forma parte del cerebro de los mamíferos y pertenece al sistema límbico. Los humanos y otros mamíferos tienen dos, uno en cada lado del cerebro. El hipocampo está debajo de la corteza cerebral. Es importante para la memoria espacial y la navegación, y ayuda a convertir la memoria a corto plazo en memoria a largo plazo. El hipocampo recibe el nombre del caballito de mar porque su forma es similar.
En la enfermedad de Alzheimer, el hipocampo es una de las primeras regiones del cerebro que sufre daños; la pérdida de memoria y la desorientación se incluyen entre los primeros síntomas. Las personas con daños extensos y bilaterales en el hipocampo pueden experimentar amnesia anterógrada, es decir, la incapacidad de formar o retener nuevos recuerdos.
Los diferentes tipos de células neuronales se organizan ordenadamente en capas en el hipocampo. Se ha utilizado a menudo como sistema modelo para estudiar la neurofisiología. En el hipocampo se descubrió por primera vez la potenciación a largo plazo (LTP), un mecanismo neuronal de almacenamiento de la memoria.
Anatomía y organización
El hipocampo incluye varias subregiones con funciones y tipos celulares específicos. Entre las estructuras principales están:
- Giro dentado (dentate gyrus): contiene las células granuladas (granule cells) y es la puerta de entrada habitual de información cortical al hipocampo.
- Hipocampo propio o Ammon (CA1, CA2, CA3): regiones con neuronas piramidales que procesan y propagan la información. CA3 es conocida por sus conexiones recurrentes; CA1 integra y envía salida al subículo y a la corteza entorrinal.
- Subículo: estructura de salida que conecta el hipocampo con otras regiones corticales y subcorticales.
- Corteza entorrinal (vecina al hipocampo): principal fuente de entradas y receptora de las salidas hipocámpicas; contiene las célebres células de rejilla (grid cells) que junto con las células de lugar del hipocampo forman el sustrato de la representación espacial.
El circuito clásico conocido como circuito trisáptico describe el flujo de información: corteza entorrinal → giro dentado (vía perforante) → CA3 (vía fibras musgosas) → CA1 (vía colaterales de Schaffer) → subículo y de vuelta a la corteza entorrinal.
Tipos celulares y actividad eléctrica
El hipocampo contiene varios tipos neuronales organizados en capas, entre ellos:
- Neurona piramidal (en CA1–CA3): principal célula excitadora de proyección.
- Célula granule (en el giro dentado): también excitadora y capaz de generar nueva neuronas en adultos.
- Interneuronas inhibidoras (p. ej., parvalbúmina, somatostatina): regulan ritmos y sincronización de redes.
En términos de dinámica, el hipocampo muestra ritmos como la theta (asociada a exploración y aprendizaje) y las sharp-wave ripples (ondas agudas con ripples, vinculadas a la consolidación de memoria durante el sueño y la pausa). Además, en animales y humanos se han identificado las células de lugar, neuronas que disparan en relación con ubicaciones específicas del espacio, lo que apoya su papel en la navegación espacial.
Plasticidad y mecanismos de memoria
Una de las razones por las que el hipocampo es tan estudiado es que en él se describió por primera vez la potenciación a largo plazo (LTP), un proceso por el cual las sinapsis se fortalecen tras estimulación repetida. Mecanismos clave incluyen:
- Dependencia de receptores NMDA para la entrada de calcio.
- Activación de cascadas moleculares que aumentan la presencia de receptores AMPA en la membrana postsináptica.
- Fases tempranas (LTP temprana) y tardías (LTP tardía que requiere síntesis de proteínas) vinculadas a consolidación duradera de la memoria.
Además, en el giro dentado ocurre neurogénesis adulta, producción de nuevas neuronas que se ha relacionado con la capacidad de distinguir memorias similares (separación de patrones) y con la plasticidad en la memoria.
Funciones cognitivas
Las funciones atribuibles al hipocampo abarcan:
- Memoria episódica: codificar, organizar y recuperar recuerdos de hechos y contextos personales.
- Consolidación: transferencia y reorganización de recuerdos desde circuitos hipocámpicos a la corteza para almacenamiento a largo plazo.
- Memoria espacial y navegación: representación del espacio mediante células de lugar, en conjunto con la corteza entorrinal.
- Separación y completado de patrones: distinguir experiencias similares y recuperar memorias incompletas.
Hipocampo en la enfermedad y el envejecimiento
El hipocampo es especialmente vulnerable en varias condiciones:
- Enfermedad de Alzheimer: las alteraciones por beta-amiloide y tau afectan temprano al hipocampo y la corteza entorrinal; la atrofia hipocámpica se asocia con pérdida de memoria episódica y puede medirse por resonancia magnética como biomarcador.
- Epilepsia temporal: la esclerosis hipocámpica (pérdida neuronal y cicatrización) es frecuente y suele provocar crisis focales.
- Isquemia y estrés crónico: el hipocampo es sensible a la falta de oxígeno y a niveles elevados de cortisol, lo que puede inducir pérdida neuronal y deterioro cognitivo.
- Envejecimiento: disminuciones en volumen y plasticidad se correlacionan con déficits en memoria; sin embargo, factores como ejercicio físico y estimulación cognitiva pueden atenuar ese declive.
Importancia clínica y líneas de intervención
El estudio del hipocampo tiene aplicaciones prácticas:
- Diagnóstico: pruebas neuropsicológicas (memoria episódica), neuroimagen (volumen hipocámpico por MRI) y biomarcadores ayudan a detectar deterioro y monitorizar enfermedades como Alzheimer.
- Tratamientos y estrategias: aunque no existe una cura para la atrofia hipocámpica en enfermedades neurodegenerativas, intervenciones como ejercicio aeróbico, entrenamiento cognitivo y manejo del estrés muestran efectos protectores; además, hay investigación farmacológica dirigida a reducir beta-amiloide, tau o promover la plasticidad y neurogénesis.
- Investigación básica y terapias emergentes: estimulación cerebral, terapias génicas y compuestos neurotróficos son áreas activas de estudio para preservar o recuperar funciones hipocámpicas.
Impacto de las lesiones
Lesiones bilaterales extensas del hipocampo producen una amnesia anterógrada, incapacidad para formar nuevos recuerdos episódicos, a la vez que pueden quedar preservadas habilidades motoras y algunos tipos de memoria implícita. Un caso clásico en la historia de la neurociencia —el paciente conocido como H.M.— mostró la importancia del hipocampo para la formación de memorias declarativas.
En resumen, el hipocampo es una estructura pequeña en tamaño pero central en la formación, organización y consolidación de recuerdos, así como en la representación del espacio. Su vulnerabilidad en enfermedades como el Alzheimer lo convierte en un foco esencial tanto para la investigación básica como para la clínica.
Vista coronal de resonancia magnética de un hipocampo mostrado en rojo
Hipocampo y memoria
La conexión del hipocampo con la memoria se realizó mediante un famoso informe. En él se exponían los resultados de la destrucción del hipocampo mediante cirugía (un intento de aliviar los ataques epilépticos). El resultado inesperado de la intervención quirúrgica fue una amnesia anterógrada y retrógrada parcial grave. El paciente no podía formar nuevos recuerdos de eventos después de su cirugía, y no podía recordar ningún evento que ocurriera justo antes de su cirugía. Sin embargo, sí recordaba acontecimientos de muchos años antes, hasta su infancia.
Este caso despertó un gran interés profesional. Posteriormente, también se han estudiado otros pacientes con daños similares y amnesia (causada por accidente o enfermedad). Miles de experimentos han estudiado la fisiología de los cambios en las conexiones sinápticas del hipocampo tras la actividad. El hipocampo desempeña un papel importante en la memoria. Sin embargo, la naturaleza precisa de este papel sigue sin estar clara.
Recientes revisiones dicen cómo el hipocampo reúne nuestros recuerdos de eventos pasados, y nos ayuda a recordar aspectos de eventos complejos.
Hipocampo y orientación
Las neuronas del hipocampo de la rata muestran una actividad relacionada con la posición de la rata en su entorno. Al igual que con la teoría de la memoria, en la actualidad existe un acuerdo casi universal de que la codificación espacial desempeña un papel importante en la función del hipocampo, pero los detalles son muy debatidos.
Los estudios realizados en ratas y ratones que se mueven libremente han demostrado que muchas neuronas del hipocampo tienen "campos de lugar", es decir, disparan ráfagas de potenciales de acción cuando una rata pasa por una parte concreta del entorno. En los seres humanos, se ha informado de la existencia de células con patrones de disparo específicos para cada lugar en un estudio. A los pacientes con epilepsia resistente a los medicamentos se les colocaron electrodos de diagnóstico en el hipocampo. A continuación, se utilizó un ordenador para moverlos en una ciudad de realidad virtual.
El descubrimiento de las células de lugar en la década de 1970 condujo a la teoría de que el hipocampo podría actuar como un mapa cognitivo, una representación neuronal de la disposición del entorno. La "hipótesis del mapa cognitivo" ha seguido avanzando gracias a los recientes descubrimientos de células de dirección en varias partes del cerebro de los roedores que están fuertemente conectadas al hipocampo.
Evolución
El hipocampo tiene un aspecto generalmente similar en todos los mamíferos, desde los monotremas, como el equidna, hasta los primates, como los humanos. La relación entre el tamaño del hipocampo y el tamaño del cuerpo aumenta: es aproximadamente el doble de grande en los primates que en el equidna. Sin embargo, no aumenta al mismo ritmo que la relación entre el neocórtex y el tamaño del cuerpo. Por tanto, el hipocampo ocupa una fracción mayor del córtex en los roedores que en los primates.
Otros vertebrados tienen áreas que pueden ser homólogas al hipocampo de los mamíferos. Algunos insectos y cefalópodos, como el pulpo, tienen una gran capacidad de aprendizaje y navegación espacial. Estas parecen funcionar de forma diferente al sistema espacial de los mamíferos y han evolucionado independientemente del sistema de los mamíferos.
Dibujo de Camillo Golgi de un hipocampo teñido con el método del nitrato de plata
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el hipocampo?
R: El hipocampo es una parte del cerebro de los mamíferos que pertenece al sistema límbico y está situado bajo la corteza cerebral.
P: ¿Cuál es la función del hipocampo?
R: El hipocampo es importante en la memoria espacial y la navegación, y ayuda a convertir la memoria a corto plazo en memoria a largo plazo.
P: ¿Por qué el hipocampo recibe el nombre del caballito de mar?
R: El hipocampo recibe el nombre del caballito de mar porque su forma es similar.
P: ¿Qué le ocurre al hipocampo en la enfermedad de Alzheimer?
R: En la enfermedad de Alzheimer, el hipocampo es una de las primeras regiones del cerebro en sufrir daños, y la pérdida de memoria y la desorientación se incluyen entre los primeros síntomas.
P: ¿Qué es la amnesia anterógrada?
R: La amnesia anterógrada es la incapacidad de formar o retener nuevos recuerdos.
P: ¿Cuál es la organización de los diferentes tipos de células neuronales en el hipocampo?
R: Los diferentes tipos de células neuronales están perfectamente organizados en capas en el hipocampo.
P: ¿Qué fue lo primero que se descubrió que ocurría en el hipocampo?
R: Se descubrió por primera vez que la potenciación a largo plazo (LTP), un mecanismo neuronal para almacenar la memoria, se producía en el hipocampo.
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