Kapitel 9-limbisk System

det limbiske system er en bekvem måde at beskrive flere funktionelt og anatomisk sammenkoblede kerner og kortikale strukturer, der er placeret i telencephalon og diencephalon. Disse kerner tjener flere funktioner, men de fleste har at gøre med kontrol af funktioner, der er nødvendige for selvbevarelse og artsbeskyttelse. De regulerer autonom og endokrin funktion, især som reaktion på følelsesmæssige stimuli. De sætter niveauet for ophidselse og er involveret i motivation og forstærkende adfærd. Derudover er mange af disse områder kritiske for bestemte typer hukommelse. Nogle af disse regioner er tæt forbundet med det olfaktoriske system, da dette system er kritisk for overlevelse af mange arter.

områder, der typisk er inkluderet i det limbiske system, falder i to kategorier. Nogle af disse er subkortiske strukturer, mens mange er dele af hjernebarken. Kortikale regioner, der er involveret i det limbiske system, inkluderer hippocampus såvel som områder af neokorteks inklusive insular bark, orbital frontalbark, subcallosal gyrus, cingulate gyrus og parahippocampal gyrus. Denne hjernebark er blevet betegnet som den “limbiske lap”, fordi den laver en kant, der omgiver corpus callosum, efter den laterale ventrikel. Subkortikale dele af det limbiske system inkluderer olfaktorisk pære, hypothalamus, amygdala, septalkerner og nogle thalamiske kerner, inklusive den forreste kerne og muligvis den dorsomediale kerne.

en måde, hvorpå det limbiske system er blevet konceptualiseret, er som den “følelse og reagerende hjerne”, der er anbragt mellem den “tænkende hjerne” og udgangsmekanismerne i nervesystemet. I denne konstruktion er det limbiske system normalt under kontrol af den” tænkende hjerne”, men kan naturligvis reagere alene. Derudover har det limbiske system sin input – og behandlingsside (den limbiske bark, amygdala og hippocampus) og en udgangsside (septalkernerne og hypothalamus). De fleste af disse regioner er forbundet med stier, der er vist i figur 31.

Hypotalmus

hypothalamus, den primære udgangsnode for det limbiske system, har mange vigtige forbindelser. Det er forbundet med frontallober, septalkerner og retikulær dannelse af hjernestammen via det mediale forhjernebundt. Det modtager også input fra hippocampus via forniks og amygdala via to veje (ventral amygdalofugal vej og stria terminalis). Hypothalamus har Centre involveret i seksuel funktion, endokrin funktion, adfærdsfunktion og autonom kontrol.

for at udføre sine væsentlige funktioner kræver hypothalamus flere typer input. Der er input fra det meste af kroppen såvel som fra olfaction, indvolde og nethinden. Det har også interne sensorer til temperatur, osmolaritet, glukose og natriumkoncentration. Derudover er der receptorer til forskellige interne signaler, især hormoner. Disse inkluderer steroidhormoner og andre hormoner såvel som interne signaler (såsom hormoner involveret i appetitkontrol, såsom leptin og oreksin).

hypothalamus påvirker stærkt mange funktioner, herunder autonomier, endokrine funktioner og adfærd. Autonome funktioner styres via fremspring til hjernestammen og rygmarven. Der er lokaliserede områder i hypothalamus, der vil aktivere det sympatiske nervesystem og nogle, der vil øge parasympatisk aktivitet. Endokrine funktioner styres enten ved direkte aksonale forbindelser til den bageste hypofyse (vasopressin og ilttocin kontrol) eller via frigivelse af frigivende faktorer i hypothalamus-hypofyseal portalsystem (for at påvirke den forreste hypofysefunktion). Der er også fremskrivninger til den retikulære formation, der er involveret i visse adfærd, især følelsesmæssige reaktioner.

nogle funktioner er iboende for hypothalamus. Dette er funktioner, der kræver en direkte indgang til hypothalamus, og hvor responsen genereres direkte via hypothalamiske output. Inkluderet er sådanne ting som temperatur og osmolaritetsregulering. Der er mange funktioner, hvor hypothalamus overvåger det indre melieu og producerer et regulatorisk svar. Disse omfatter regulering af endokrine funktioner og appetit. For eksempel betragtes den ventromediale kerne i hypothalamus som et mæthedsområde, mens det laterale hypothalamiske område er et fodringscenter.

derudover er der mange komplekse adfærd, der er mønstret af hypothalamus, herunder seksuelle reaktioner. Det preoptiske område er et af områderne med den største seksuelle dimorfisme (dvs., forskel i struktur mellem kønnene) og sammen med septalkernerne er et område med gonadotropinfrigivende hormonfremskrivninger til den mediane eminensregion i hypothalamus. Disse seksuelle reaktioner involverer autonome, endokrine og adfærdsmæssige reaktioner.

endelig modtager den suprachiasmatiske kerne direkte nethindeindgang. Denne kerne er ansvarlig for at inddrage døgnrytmer til dag-nat-cyklussen.

Amygdala

amygdalaen er en vigtig struktur placeret i den forreste temporale lob i uncus. Amygdala skaber gensidige forbindelser med mange hjerneområder (figur 32) inklusive thalamus, hypothalamus, septalkerner, orbital frontalbark, cingulat gyrus, hippocampus, parahippocampal gyrus og hjernestamme. Den olfaktoriske pære er det eneste område, der giver input til amygdalaen og modtager ikke gensidige fremskrivninger fra amygdalaen.

amygdala er et kritisk center for koordinering af adfærdsmæssige, autonome og endokrine reaktioner på miljømæssige stimuli, især dem med følelsesmæssigt indhold. Det er vigtigt for de koordinerede reaktioner på stress og integrerer mange adfærdsmæssige reaktioner involveret i individets eller artens overlevelse, især til stress og angst. Læsioner af amygdala reducerer reaktioner på stress, især betingede følelsesmæssige reaktioner. Stimulering af amygdala producerer adfærdsmæssig ophidselse og kan producere rettede raserireaktioner.

forskellige stimuli producerer reaktioner medieret af amygdala. Konvergensen af input er vigtig, da det tillader generering af lærte følelsesmæssige reaktioner på en række situationer. Amygdalaen reagerer på en række følelsesmæssige stimuli, men for det meste dem, der er relateret til frygt og angst.

Hippocampus

hippocampus er et gammelt område af hjernebarken, der har tre lag. Dette er placeret i det mediale aspekt af den temporale lobe, der danner den mediale væg i den laterale ventrikel i dette område. Hippocampus har flere dele. Den dentate gyrus indeholder tætpakkede granulatceller. Der er et buet område af bark kaldet Cornu Ammonis (CA), der er opdelt i fire regioner kaldet CA-felterne. Disse betegnes som CA1 til CA4. Disse indeholder fremtrædende pyramideceller. CA-felterne blandes ind i det tilstødende subikulum, som igen er forbundet med den entorhinale bark på den parahippocampale gyrus i den temporale lap.

der er flere kilder til hippocampale afferenter. Disse er primært fra septum og hypothalamus via forniks og fra den tilstødende entorhinal bark. Denne kortikale region modtager input fra diffuse områder af neokorteksen, især den limbiske bark, og fra amygdalaen. Entorhinalbarken projicerer til dentate gyrus af hippocampus via perforeringsvejen, synapsing på granulatceller. Disse granulatceller forbinder til pyramidale neuroner i CA3-regionen, som igen projicerer af Sheaffer collaterals til CA1 pyramideceller. Det er disse sidstnævnte celler, der primært giver anledning til forniks. Fysiologien af disse veje er blevet undersøgt grundigt, især med hensyn til langsigtede fysiologiske ændringer forbundet med hukommelse. Hippocampale neuroner er blevet undersøgt grundigt med hensyn til langsigtet potentiering. Dette kræver aktivering af glutamatreceptorer og resulterer i langsigtede ændringer i neuronal ophidselse ved hjælp af calciummedierede fysiologiske effekter.

udgange fra hippocampus passerer primært via to veje. Den første af disse udgange er gennem forniks. Disse fibre rager ud til de mamillære legemer via postkommissural forniks, til septalkernerne, til den præoptiske kerne i hypothalamus, til det ventrale striatum og til dele af frontallappen gennem den prækommissural forniks. Der er et stort antal fremspring fra hippocampus tilbage til den entorhinale bark.

figur 31 viser mange af de vigtige veje inden for det limbiske system. Hippocampus har gensidige forbindelser med hjernebarken samt udgange langs forniks. Historisk set blev sløjfen, der startede med hippocampus, der rager ud til de mamillære kroppe, med relæ til den forreste thalamiske kerne, derefter cingulate gyrus, entorhinal bark og tilbage til hippocampus, anset for at være et vigtigt kredsløb. Dette fik navnet”Papes circuit”. Den cirkulære karakter af denne forbindelse synes imidlertid ikke at være af funktionel betydning.

hippocampus har flere funktioner. Det hjælper med at kontrollere kortikosteroidproduktion. Det har også et væsentligt bidrag til forståelsen af rumlige relationer i miljøet. Derudover er hippocampus kritisk involveret i mange deklarative hukommelsesfunktioner.

der er flere typer hukommelse. Eksplicit eller deklarativ hukommelse henviser til hukommelsen om fakta og begivenheder. Enhver hukommelse, der kan forklares fuldstændigt med ord, er af denne type. Implicit eller ikke-deklarativ hukommelse er imidlertid også meget vigtig. Læring af færdigheder såvel som associativ læring, såsom konditionerede og følelsesmæssige reaktioner, er almindelige eksempler på ikke-deklarativ eller implicit hukommelse. Eksplicit hukommelse afhænger af den mediale temporale lap og forholdet mellem hippocampus og entorhinal region af parahippocampal gyrus.

der er flere områder involveret i eksplicit hukommelse. Hippocampus spiller en kritisk rolle i korttidshukommelsen, hvilket er absolut nødvendigt, hvis langtidshukommelsesmønstre skal etableres. Læsioner af hippocampus påvirker ikke gamle, etablerede minder. Disse læsioner påvirker ny deklarativ læring. I sidste ende overføres hukommelseslagring til andre områder af hjernebarken, og placeringen af kodning af disse minder kan være en funktion af typen af hukommelse. Etablerede minder involverer associeringsområder i frontallappen og parieto-temporo-occipital associeringsbarken.

hippocampus er ikke kun aktiv i kodning af minder, men også i hentning af dem. Aktivering af hippocampus kan ses i dette tilfælde af at lære om nye omgivelser og hente retninger.

limbisk bark

den præfrontale bark er anterior til premotorbarken. Den orbitale frontalbark er delen over banerne. Denne del af barken er ekstremt veludviklet hos mennesker og er kritisk for dømmekraft, indsigt, motivation og humør. Det er også vigtigt for betingede følelsesmæssige reaktioner. Den præfrontale bark modtager input fra de andre områder af limbisk bark, fra amygdala og fra septalkerner og har gensidige forbindelser med hvert af disse områder og med den dorsomediale kerne i thalamus.

skader på det præfrontale område skaber vanskeligheder med abstrakt ræsonnement, dømmestemning og opgaveløsning. Effekten af frontal lobskader på humør afhænger af den specifikke del af den præfrontale bark, der er beskadiget. Patientens adfærd beskrives ofte som taktløs. Også denne del af barken kan også blive stærkt påvirket af alkohol.

præfrontal hjernebarkfunktion er unormal i humørsygdomme. Depression er oftest forbundet med øget aktivitet i dele af frontallappen, især de mediale regioner inklusive den subgenuelle del af den forreste cingulatbark og nedsat aktivitet i den bageste cingulat gyrus.

Olfaction gør stærke forbindelser med de forreste dele af den tidlige lobe og amygdalaen. Den olfaktoriske bark er strukturelt enklere end andre dele af hjernebarken og kaldes allocorteks. Det omfatter prepiriform og periamygdaloid bark, der omfatter den forreste del af parahippocampal gyrus, der dækker uncus. I nogle arter er naturligvis olfaction vigtigere end i andre. Olfaktoriske filamenter krydser cribiformpladen og synaps med mitralceller i de olfaktoriske pærer. Aksoner fra disse celler udgør den olfaktoriske kanal, der strækker sig til forreste temporale strukturer bilateralt såvel som den basale forhjerne.

olfaktoriske signaler videresendes til flere andre hjerneområder efter deres første afslutning i olfaktorisk bark. Den olfaktoriske bark påvirker frontallappen gennem forbindelser med den dorsomediale kerne i thalamus. Olfaktoriske bark fremspring til amygdala kan påvirke følelsesmæssige og endokrine reaktioner især via forbindelser med hypothalamus.

der er flere interessante syndromer, der belyser aspekter af limbiske funktioner. Kluver-Bucy syndromet forekommer med bilaterale læsioner af de tidlige lobes. Det blokerer følelsesmæssige reaktioner hos dyr, som bliver ret føjelige. De er ikke bange for ting, som deres art skal reagere på, for eksempel i tilfælde af en abe, en længde af reb. Dyr bliver hyperseksuelle og engagerer sig i tvangsmæssig efterforskningsadfærd, især med munden.

som tidligere beskrevet er der veje gennem forhjernen, der er involveret i forstærkning af adfærd og i “belønning”. Elektrisk stimulering af disse steder er stærkt forstærkende for adfærd. Mange af disse veje involverer dopamin og påvirkes ofte af afhængighedsmedicin. Tilvænning i disse veje med kronisk administration af vanedannende stoffer er et af de vigtigste mål for afhængighedsforskning. figur 26 viser de ventrale striatale fremspring til den ventrale pallidum, som igen rager gennem den dorsomediale kerne af thalamus til limbiske områder af bark. Det ventrale striatum består for det meste af nucleus accumbens, som er et vigtigt mål for dopaminerge fremspring fra det ventrale tegmentale område.

Forskellige vanedannende forbindelser påvirker aktiviteten af dopaminoverførslen i nucleus accumbens (mesolimbic) og frontal cortical (mesocortical) systemer. Derudover synes disse veje at være funktionelt ubalancerede hos patienter med schisofreni. Det ser ud til, at patienter med schisofreni har formindsket dopamineffekter gennem mesokortikale systemer til den præfrontale hjernebark. Dette kan give symptomer som social tilbagetrækning og formindsket følelsesmæssig lydhørhed. Samtidig er der en relativ stigning i dopamineffekter via det mesolimbiske system til det ventrale striatale system, hvilket resulterer i positive symptomer på vrangforestillinger og hallucinationer.