Különböző funkciók a különböző mediális temporális lebeny struktúráknak?

  1. Alison R. Preston és
  2. John D.E. Gabrieli1
  1. Department of Psychology, Stanford University, Stanford, California 94305, USA

Amióta a globális amnéziában szenvedő H.M. Scoville és Milner (1957) által végzett vizsgálat óta jól ismert a mediális temporális lebeny (MTL) alapvető szerepe a hosszú távú emlékezetben. Jelentős sikereket értek el a deklaratív emlékezeti folyamatok (események és tények explicit emlékezete), amelyek az MTL integritására támaszkodnak, és a nem deklaratív emlékezeti folyamatok, amelyek más agykérgi, agykérgi alatti és kisagyi struktúrákra támaszkodnak, elkülönítésében (Gabrieli 1998). A frontális lebeny és az MTL hozzájárulásának megkülönböztetésében is történt előrelépés a deklaratív emlékezethez. Az MTL-en belüli struktúrák deklaratív emlékezethez való pontos hozzájárulásának meghatározása azonban kihívásnak bizonyult. Az MTL több struktúrából áll, beleértve a hippokampusz-formációt (a gyrus dentatus, a CA-mezők és a subiculum), az amygdala, az entorhinalis kéreg, valamint a környező perirhinalis és parahippokampális kéreg. Az amygdala központi szerepe az emlékezet érzelmi modulációjában egyértelműnek tűnik (Phelps és Anderson 1997), de kevés konszenzus van arról, hogyan jellemezzük az egyes MTL struktúrák differenciált hozzájárulását a deklaratív emlékezethez. Az egyes struktúrák funkciójának elkülönítése azonban központi jelentőségű a deklaratív emlékezet feldolgozásának megértéséhez, valamint annak megértéséhez, hogy a károsodás vagy betegség hogyan zavarja meg ezt a feldolgozást.

A különböző MTL struktúráknak a deklaratív emlékezet alapjául szolgáló különböző komponens folyamatokat kell közvetíteniük, de a megválaszolatlan kérdés az, hogy melyek ezek a különböző folyamatok? Az MTL-en belüli differenciális funkciókkal kapcsolatos egyik felmerülő elképzelés az, hogy a hippokampusz-alakzat szükséges a deklaratív emlékezeti feladatokhoz, amelyek több inger közötti kapcsolatok feldolgozását igénylik, míg a környező agykérgek közvetítik az ingerek ismertségére (vagy fordítva, az újdonságra) támaszkodó feladatokban nyújtott teljesítményt. Ez a hipotézis összhangban van e régió hierarchikus konnektivitásával (1A. ábra). Az unimodális és polimodális asszociációs agykérgekből származó információk a perirhinalis és parahippocampalis agykérgen keresztül jutnak be az MTL-be, amelyek az entorhinális kéregbe vetülnek, amely viszont a hippokampusz-képződés fő bemenetét biztosítja. Ez a kapcsolati anatómia arra utal, hogy a perirhinalis és parahippocampalis agykérgek reprezentációs kapacitása nagymértékben összefügghet a beérkező szenzoros információval. Ezek az agykérgek közvetíthetik a tárgyak szenzoros aspektusaihoz kapcsolódó, ismertségen alapuló emlékezeti folyamatokat. Ezzel szemben a hippokampusz egy absztraktabb reprezentációt hozhat létre, amely integrálja vagy összekapcsolja a több agykérgi információforrást, ami a relációs emlékezeti folyamatok fontos szempontja.

1. ábra.

Nagyobb változat megtekintése:

  • In this window
  • In a new window
  • Download as PowerPoint Slide

1. ábra.

(A) A medialis temporális lebenyen belüli projekciók sematikus ábrája. (B) A medialis temporális lebeny konnektivitásának részletesebb ábrája, beleértve a struktúrákon belüli és a struktúrák közötti összeköttetéseket. Lavenex és Amaral (2000) alapján adaptálva.

E nézet szerint az, hogy egy emlékezeti feladat milyen mértékben rekrutálja a relációs versus ismeretségi folyamatokat, meghatározza a hippokampális versus nem hippokampális MTL struktúrák relatív támaszkodását. Azokat a feladatokat, amelyek nagymértékben támaszkodnak a relációs feldolgozásra, mint például a páros asszociációs tanulás, nagymértékben károsítaná a hippokampusz-alakzat károsodása. Ezzel szemben az ingerek ismerete alapján elvégezhető feladatok, mint például a tárgyfelismerési tesztek, a környező MTL-agykérgek működése a hippokampusz funkció hiányában is támogathatná őket. Ezt a hipotézist számos konvergens eredmény támasztotta alá, többek között állatokon végzett léziós és elektrofiziológiai vizsgálatokból (áttekintésért lásd Brown és Aggleton 2001; Eichenbaum 2001), valamint embereken végzett neuropszichológiai (Vargha-Khadem et al. 1997) és neuroimaging (Eldridge et al. 2000;Yonelinas et al. 2001) vizsgálatokból származó bizonyítékok.

Ezzel az elképzeléssel szemben provokatív kihívást jelent Stark és munkatársai (2002) tanulmánya, melyben olyan amnéziás betegeket vizsgáltak, akiknek kétoldali MTL-léziója vélhetően a hippokampusz-formációra korlátozódott. Azzal, hogy a szerzők jól jellemzett sérülésekkel rendelkező betegeket használtak, fontos hozzájárulással járultak hozzá az MTL-nek a deklaratív emlékezetben betöltött funkciójának jellemzésére irányuló, folyamatban lévő erőfeszítésekhez. A fókuszos hippokampusz-károsodásban szenvedő betegek vizsgálata lehetővé teszi a szerzők számára annak vizsgálatát, hogy e struktúra károsodása hogyan befolyásolja a relációs és az ismeretségi feldolgozást differenciáltan igénylő emlékezeti feladatokat. Ebben a vizsgálatban a hippokampuszos betegek egyelemű és asszociatív felismerési feladatokat végeztek. Az egyelemű felismerésnél a betegek egyetlen arc vagy ház képeit tanulmányozták, és késleltetés után igen/nem felismerési emlékezeti ítéletet hajtottak végre. Az asszociatív felismerésnél a betegek arc-ház páros társításokat tanulmányoztak, és késleltetés után tárgypárokat mutattak be nekik. Ebben az asszociatív feladatban a pácienseknek meg kellett különböztetniük az együtt tanult elemeket (ép párok) az együtt nem tanult elemektől (rekombinált párok).

Ezek a feladatok differenciáltan a tesztelemek közötti kapcsolatok feldolgozására összpontosítanak, szemben a tesztelemek relatív ismertségének feldolgozásával. Az egyes tételek felismerése a tételek ismertsége alapján végezhető, mivel a korábban tanult tételek ismertebbek, mint az új tételek, ami lehetővé teszi, hogy az alanyok az ismertebb tételeket már tanultnak ismerjék el (Yonelinas 2001). Az új arcok és házak használata fokozza az ismerősség szalienciáját, úgy, hogy az ismerősség bármilyen érzése csak a tanulmányozási fázisban alakulhatott ki, a fóliák pedig teljesen ismeretlenek. Ezzel szemben az ebben a vizsgálatban alkalmazott asszociatív memóriateszt megpróbálja kiküszöbölni az ismeretségi folyamatok hozzájárulását azzal, hogy a teszt során csak korábban tanult elemeket mutat be. Az ép és az újrakombinált párok közötti különbség így valószínűleg nem a tételek relatív ismertségéből adódik, mivel minden tételt már tanulmányoztunk, hanem inkább a tételek közötti önkényes tanulmányi fázisbeli asszociációból. Így e két felismerési teszt célja az ismertség és a relációs folyamatok szétválasztása, amelyekről feltételezhető, hogy differenciáltan támaszkodnak a perirhinalis kéreg, illetve a hippokampusz-képződés hozzájárulására.

Ez a hipotézis alapján a relációs/ismerősségi megkülönböztetés azt jósolja, hogy a fókuszos hippokampusz-károsodásban szenvedő betegek szelektíven vagy aránytalanul károsodnak az asszociatív felismerésben, de ép vagy kevésbé károsodott teljesítményt mutatnak az egy elem felismerésében. A szelektív hippokampusz-károsodásban szenvedő betegek azonban egyformán károsodtak az egyelemes és az asszociatív felismerési feladatokban. A két feladatban mutatkozó károsodások még akkor is azonosak maradtak, amikor a betegek általános teljesítményét az egészséges kontrollokkal egyenlővé tették azáltal, hogy növelték a betegek vizsgálati anyagoknak való kitettségét. Az a tény, hogy a pontosság arányos maradt a teljesítmény különböző szintjein, segít megoldani a két különböző nehézségű feladatban nyújtott teljesítmény összehasonlításában rejlő mérési problémákat (a vizsgálati személyek pontosabban teljesítettek az egyelemes, mint az asszociatív felismerési tesztben).

Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a hippokampusz-alakzat hasonlóan járul hozzá a deklaratív emlékezeti feladatokhoz, amelyek relációs vagy ismertségi feldolgozást igényelnek. Ezeket az eredményeket más elektrofiziológiai, neuropszichológiai és neuroimaging vizsgálatok is alátámasztják (Manns és Squire 1999; Wood és mtsai. 1999; Stark és Squire 2000, 2001). Sok ellentmondásos bizonyíték létezik a különböző MTL struktúrák funkcióját illetően, és nem világos, hogy ezek az ellentmondások az ilyen kérdések megválaszolására használt jelenlegi kísérletek és módszerek korlátaiból, vagy pedig az arra vonatkozó jelenlegi elképzelések korlátaiból fakadnak, hogy ezek a struktúrák mivel járulnak hozzá a deklaratív emlékezet feldolgozásához. Az MTL-lézióval rendelkező betegek neuropszichológiai vizsgálatai több okból is korlátozottak lehetnek. Az in vivo strukturális képalkotás, még ha gondosan végzik is, korlátozott felbontású. Továbbá, a jelen vizsgálatban részt vevő betegeknél a hippokampusz térfogata 22% és 46% között csökkent, ami felveti annak lehetőségét, hogy a hippokampusz-formáció által közvetített egyes memóriafolyamatok legalább részben megkíméltek. Ezenkívül a különböző MTL-struktúrák funkciói közötti kettős disszociációt nem lehetett vizsgálni, mivel nem számoltak be olyan betegekről, akiknél a parahippocampalis gyrus károsodása mellett a hippocampus funkciója ép maradt volna. Az állatokon végzett elektrofiziológiai és léziós vizsgálatok szintén módszertani kihívásokkal járnak, mivel a legtöbb esetben nem világos, hogy az állatokkal a deklaratív emlékezeti funkció modellezésére használt feladatok mennyire hasonlítanak az emberekben a deklaratív emlékezet értékelésére használt feladatokhoz. A neuroképalkotó módszerek jelenlegi térbeli és időbeli felbontásának korlátai szintén nem teszik lehetővé a különböző MTL-struktúrák működésének pontos megértését. Ezért valószínű, hogy sokféle módszert alkalmazó, konvergens vizsgálatra lesz szükség ahhoz, hogy világosabb képet kapjunk a több MTL-szubstruktúra különböző funkcióiról.

Az MTL megértését azonban nemcsak a módszertani, hanem a fogalmi kihívások is korlátozhatják. Stark, Bayley és Squire (2002) szerint az olyan egyszerű dichotómiák, mint az asszociatív és nem asszociatív folyamatok nem valószínű, hogy sikeresek a hippokampusz-alakzat és a környező struktúrák funkcionális szerepének megkülönböztetésében. Bár az, hogy a hippokampusz-alakzathoz egy specializált relációs memóriakapacitást, a környező struktúrákhoz pedig egy specializált ismeretségi vagy elemalapú memóriakapacitást rendelünk, számos eredményt megmagyarázhat, másokat nem magyarázhat, beleértve a Stark, Bayley és Squire (2002) által itt közzétett eredményt is. A deklaratív és nem deklaratív emlékezeti rendszerek között jelenlévő egyértelmű disszociációkkal ellentétben a különböző MTL struktúrák között nem biztos, hogy egyszerű vagy abszolút disszociációk vannak. Az MTL struktúrák hierarchikus és erősen összekapcsolt anatómiája (Lavenex és Amaral 2000; 1B ábra) megnehezítheti a feldolgozás egyszerű megkülönböztetésének megfogalmazását, és több számítási megközelítést tesz szükségessé az MTL folyamatok közötti különbségek jellemzésére (O’Reilly és Rudy 2001).

Alternatív módon ez a betegvizsgálat korlátozhatja a hippokampuszban történő relációs feldolgozás pontosabb meghatározását. Azt javasolták, hogy a hippokampusz alapvető fontosságú az élmények közötti kapcsolatok kódolásában, nem pedig egyetlen élmény több elemének kódolásában (Eichenbaum 2001). E nézet szerint az arcok és házak közötti párosítások egyetlen élmény elemei közötti asszociációk, és így másfajta kötődést foglalnak magukban, mint ami az időben különböző élmények között létrejöhet. Néhány patkányokon végzett vizsgálat alátámasztja a hippokampuszban történő kapcsolati feldolgozásnak ezt az értelmezését (Bunsey és Eichenbaum 1996), de emberekben még nincs meggyőző bizonyíték erre vonatkozóan.

A módszertani és fogalmi korlátoktól függetlenül az MTL komponensstruktúráinak működésének vizsgálata fontos kérdés az emlékezetkutatásban, és kritikus fontosságú annak megértéséhez, hogy az agy hogyan közvetíti a deklaratív emlékezeti folyamatokat.

Köszönet

Köszönjük Howard Eichenbaum és Andy Yonelinas átgondolt megjegyzéseit. A szerzőket a National Institute of Health Grants MH59940, MH63576 és NS26985 támogatásával támogatják.

Footnotes

  • ↵1 Corresponding author.

  • E-MAIL gabrieli{at}psych.stanford.edu; FAX (650) 725-5699.

  • A cikk és a publikáció a http://www.learnmem.org/cgi/doi/10.1101/lm.54702.

  • Cold Spring Harbor Laboratory Press

Előző szakasz
    1. Brown M.W.,
    2. Aggleton J.P.

    (2001) Recognition memory: Mi a szerepe a perirhinalis kéregnek és a hippokampusznak? Nat. Rev. Neurosci. 2:51-61.

    1. Bunsey M.,
    2. Eichenbaum H.

    (1996) Conservation of hippocampal memory function in rats and humans. Nature 379:255-257.

    1. Eichenbaum H.

    (2001) A cortical-hippocampal system for declarative memory. Nat. Rev. Neurosci. 1:41-50.

    1. Eldridge L.L.,
    2. Knowlton B.J.,
    3. Furmanski C.S.,
    4. Bookheimer S.Y.,
    5. Engel S.A.

    (2000) Remembering episodes: A hippokampusz szelektív szerepe az előhívás során. Nat. Neurosci. 3:1149-1152.

    1. Gabrieli J.D.E.

    (1998) Cognitive neuroscience of human memory. Annu. Rev. Psychol. 49:87-115.

    1. Lavenex P.,
    2. Amaral D.G.

    (2000) Hippocampal-neocortical interaction: Az asszociativitás hierarchiája. Hippocampus 10:420-430.

    1. Manns J.R.,
    2. Squire L.R.

    (1999) Impaired recognition memory on the Doors and People Test after damage limited to the hippocampal region. Hippocampus 9:495-499.

    1. O’Reilly R.C.,
    2. Rudy J.W.

    (2001) Conjunctive representations in learning and memory: Az agykérgi és a hippokampusz működésének alapelvei. Psychol. Rev. 108:311-345.

    1. Phelps E.A.,
    2. Anderson A.K.

    (1997) Emotional memory: Mit csinál az amigdala? Curr. Biol. 7:R-311-R-314.

    1. Scoville W.B.,
    2. Milner B.

    (1957) Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. J. Neurol. Neurosur. Psychia. 20:11-21.

    1. Stark C.E.,
    2. Squire L.R.

    (2000) Functional magnetic resonance imaging (fMRI) activity in the hippocampal region during recognition memory. J. Neurosci. 20:7776-7781.

  1. (2001) Egyszerű és asszociatív felismerési emlékezet a hippokampusz régióban. Learn. Mem. 8:190-197, ibid.

    1. Stark C.E.L.,
    2. Bayley P.J.,
    3. Squire L.R.

    (2002) A hippokampusz régió károsodását követően az egyes elemek és az asszociációk felismerési memóriája hasonlóan károsodott. Learn. Mem. 9:238-242.

    1. Vargha-Khadem F.,
    2. Gadian D.G.,
    3. Watkins K.E.,
    4. Connelly A.,
    5. Van Paesschen W.,
    6. Mishkin M.

    (1997) Differential effects of early hippocampal pathology on episodic and semantic memory. Science 277:376-380.

    1. Wood E.,
    2. Dudchenko P.,
    3. Eichenbaum H.

    (1999) The global record of memory in hippocampal neural activity. Nature 397:613-616.

    1. Yonelinas A.P.

    (2001) Components of episodic memory: A visszaemlékezés és az ismerősség hozzájárulása. Phil. Trans. R. Soc. Lond. 356:1-12.

    1. Yonelinas A.P.,
    2. Hopfinger J.B.,
    3. Buonocore M.H.,
    4. Kroll N.E.,
    5. Baynes K.

    (2001) Hippocampal, parahippocampal and occipital-temporal contributions to associative and item recognition memory: An fMRI study. Neuroreport 12:359-363.

Leave a Reply

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.