Hoofdstuk 9 – Limbisch Systeem

Het limbisch systeem is een handige manier van het beschrijven van de verschillende functioneel en anatomisch verbonden kernen en corticale structuren die zich in het telencephalon en diencephalon. Deze kernen dienen verschillende functies, maar de meeste hebben te maken met de controle van functies die nodig zijn voor zelfbehoud en soortenbehoud. Zij regelen autonome en endocriene functie, in het bijzonder in reactie op emotionele stimuli. Ze stellen het niveau van opwinding en zijn betrokken bij motivatie en het versterken van gedrag. Bovendien zijn veel van deze gebieden van cruciaal belang voor bepaalde soorten geheugen. Sommige van deze gebieden zijn nauw verbonden met het reuksysteem, omdat dit systeem van cruciaal belang is voor de overleving van vele soorten.

gebieden die typisch deel uitmaken van het limbisch systeem vallen in twee categorieën. Sommige van deze zijn subcorticale structuren, terwijl vele delen van de hersenschors zijn. Corticale gebieden die betrokken zijn bij het limbisch systeem omvatten de hippocampus evenals gebieden van neocortex met inbegrip van de insulaire cortex, orbitale frontale cortex, subcallosale gyrus, cingulate gyrus en parahippocampal gyrus. Deze cortex is de “limbische kwab” genoemd, omdat het een rand rond het corpus callosum maakt, volgend op de laterale ventrikel. Subcorticale delen van het limbisch systeem omvatten de olfactorische bol, hypothalamus, amygdala, septumkernen en sommige thalamische kernen, met inbegrip van de voorafgaande kern en mogelijk de dorsomediale kern.

een manier waarop het limbisch systeem is geconceptualiseerd is als de “gevoel en reactie hersenen” die tussen de “denken hersenen” en de output mechanismen van het zenuwstelsel. In deze constructie, het limbisch systeem is meestal onder controle van de “denken hersenen”, maar natuurlijk kan reageren op zijn eigen. Daarnaast heeft het limbisch systeem zijn input – en verwerkingszijde (de limbische cortex, amygdala en hippocampus) en een outputzijde (de septale kernen en hypothalamus). De meeste van deze gebieden zijn verbonden door wegen die in figuur 31 worden getoond.

Hypothalmus

de hypothalamus, de primaire uitgangsknoop voor het limbisch systeem, heeft vele belangrijke verbindingen. Het is verbonden met de frontale kwabben, septumkernen en de reticulaire vorming van de hersenstam via de mediale voorhersenbundel. Het ontvangt ook input van de hippocampus via de fornix en de amygdala via twee wegen (ventrale amygdalofugale weg en stria terminalis). De hypothalamus heeft centra betrokken bij seksuele functie, endocriene functie, gedragsfunctie en autonome controle.

om zijn essentiële functies te kunnen vervullen, heeft de hypothalamus verschillende soorten inputs nodig. Er zijn input van het grootste deel van het lichaam, evenals van olfaction, de ingewanden en het netvlies. Het heeft ook interne sensoren voor temperatuur, osmolariteit, glucose en natriumconcentratie. Daarnaast zijn er receptoren voor verschillende interne signalen, met name hormonen. Deze omvatten steroid Hormonen, en andere hormonen evenals interne signalen (zoals hormonen betrokken bij eetlust controle zoals leptine en orexin).De hypothalamus heeft een sterke invloed op vele functies, waaronder autonome functies, endocriene functies en gedrag. Autonome functies worden gecontroleerd via projecties naar de hersenstam en het ruggenmerg. Er zijn gelokaliseerde gebieden in de hypothalamus die het sympathische zenuwstelsel activeren en sommige die parasympathische activiteit zullen verhogen. Endocriene functies worden gecontroleerd of door directe axonale verbindingen met de posterior slijmachtige klier (vasopressine en oxytocin controle) of via versie van het vrijgeven van factoren in het hypothalamic-hypophyseal portaalsysteem (om de voorste slijmachtige functie te beà nvloeden). Er zijn ook projecties aan de reticulaire vorming die betrokken zijn bij bepaald gedrag, in het bijzonder emotionele reacties.

sommige functies zijn intrinsiek aan de hypothalamus. Dit zijn functies die een directe input aan de hypothalamus vereisen en waar de reactie direct via hypothalamic output wordt gegenereerd. Inbegrepen zijn zaken als temperatuur en osmolariteitsregeling. Er zijn vele functies waar de hypothalamus de interne melieu controleert en een regelgevende reactie produceert. Deze omvatten de regulering van endocriene functies en eetlust. Bijvoorbeeld, wordt de ventromediale kern van de hypothalamus beschouwd als een verzadigingsgebied, terwijl het laterale hypothalamusgebied een het voeden centrum is.

daarnaast zijn er veel complexe gedragingen die worden bepaald door de hypothalamus, inclusief seksuele reacties. Het preoptisch gebied is een van de gebieden van het grootste seksuele dimorfisme (d.w.z., verschil in structuur tussen de geslachten) en, samen met de septumkernen, is een gebied van gonadotropin vrijgevend hormoon projecties aan de mediane eminentie regio van de hypothalamus. Deze seksuele reacties impliceren autonome, endocriene en gedragsreacties.

ten slotte ontvangt de suprachiasmatische kern een directe retinale input. Deze kern is verantwoordelijk voor het trainen van circadiaanse ritmes naar de dag-nacht cyclus.

Amygdala

de amygdala is een belangrijke structuur in de anterieure temporale kwab binnen de uncus. De amygdala maakt Wederzijdse verbindingen met vele hersengebieden (figuur 32) met inbegrip van de thalamus, hypothalamus, septale kernen, orbitale frontale cortex, cingulate gyrus, hippocampus, parahippocampale gyrus, en hersenstam. De olfactorische bol is het enige gebied dat input maakt voor de amygdala en ontvangt geen wederkerige projecties van de amygdala.De amygdala is een kritisch Centrum voor het coördineren van gedragsmatige, autonome en endocriene reacties op omgevingsprikkels, vooral die met emotionele inhoud. Het is belangrijk voor de gecoördineerde reacties op spanning en integreert vele gedragsreacties betrokken bij de overleving van het individu of van de species, in het bijzonder aan spanning en bezorgdheid. Letsels van de amygdala verminderen reacties op stress, in het bijzonder geconditioneerde emotionele reacties. Stimulatie van de amygdala veroorzaakt gedragsopwekking en kan gerichte woede reacties veroorzaken.

verschillende stimuli produceren responsen gemedieerd door de amygdala. De convergentie van inputs is belangrijk omdat het de generatie van geleerde emotionele reacties op een verscheidenheid van situaties mogelijk maakt. De amygdala reageert op een verscheidenheid aan emotionele stimuli, maar vooral die gerelateerd aan angst en angst.

Hippocampus

de hippocampus is een oud gebied van de hersenschors met drie lagen. Dit bevindt zich in het mediale aspect van de temporale kwab en vormt de mediale wand van de laterale ventrikel in dit gebied. De hippocampus heeft verschillende delen. De dentate gyrus bevat dicht opeengepakte korrelcellen. Er is een gebogen gebied van de cortex genaamd de Cornu Ammonis (CA) dat is verdeeld in vier gebieden genaamd de CA velden. Deze worden aangeduid als CA1 tot CA4. Deze bevatten prominente piramidale cellen. De CA-velden mengen zich in het aangrenzende subiculum, dat op zijn beurt verbonden is met de entorhinale cortex op de parahippocampale gyrus van de temporale kwab.

er zijn verschillende bronnen van hippocampale afferenten. Deze komen voornamelijk van het septum en de hypothalamus via de fornix en van de aangrenzende entorhinale cortex. Dit corticale gebied ontvangt input van diffuse gebieden van de neocortex, vooral de limbische cortex, en van de amygdala. De entorhinale cortex projecteert naar de dentaat gyrus van de hippocampus via de perforantweg, synapsend op korrelcellen. Deze korrelcellen verbinden zich met piramidale neuronen in het CA3 gebied, die op hun beurt door Sheaffer collateralen projecteren naar CA1 piramidale cellen. Het zijn deze laatste cellen die in de eerste plaats de fornix veroorzaken. De fysiologie van deze wegen is uitgebreid bestudeerd, in het bijzonder in termen van fysiologische veranderingen op lange termijn verbonden aan geheugen. Hippocampale neuronen zijn uitgebreid bestudeerd in termen van potentiatie op lange termijn. Dit vereist activering van glutamaatreceptoren en resulteert in veranderingen op lange termijn in neuronale prikkelbaarheid door middel van calcium gemedieerde fysiologische effecten.

uitgangen van de hippocampus gaan voornamelijk via twee routes. De eerste van deze uitgangen is via de fornix. Deze vezels projecteren naar de mamillaire lichamen via de post-commissurale fornix, naar de septale kernen, naar de preoptische kern van de hypothalamus, naar het ventrale striatum en naar delen van de frontale kwab via de precommisurale fornix. Er zijn grote aantallen projecties van de hippocampus terug naar de entorhinale cortex.

figuur 31 toont veel van de belangrijke routes binnen het limbisch systeem. Merk op dat de hippocampus wederkerige verbindingen heeft met de cortex en uitgangen langs de fornix. Historisch gezien werd de lus die begon met de hippocampus die projecteerde naar de mamillaire lichamen, met relais naar de voorste thalamische kern, dan de cingulate gyrus, entorhinale cortex en terug naar de hippocampus beschouwd als een belangrijk circuit. Dit kreeg de naam “Papez circuit”. Het cirkelvormige karakter van deze verbinding lijkt echter niet van functionele betekenis te zijn.

de hippocampus heeft verschillende functies. Het helpt de productie van corticosteroïden onder controle te houden. Het heeft ook een belangrijke bijdrage aan het begrijpen van ruimtelijke relaties binnen het milieu. Bovendien is de hippocampus kritisch betrokken bij vele declaratieve geheugenfuncties.

er zijn verschillende typen geheugen. Expliciet, of declaratief geheugen verwijst naar het geheugen van feiten en gebeurtenissen. Elke herinnering die volledig in woorden kan worden verklaard is van dit type. Impliciet of niet-declaratief geheugen is echter ook erg belangrijk. Het leren van vaardigheden en associatief leren, zoals geconditioneerde en emotionele reacties zijn veelvoorkomende voorbeelden van niet-declaratief of impliciet geheugen. Het expliciete geheugen hangt af van de mediale temporale kwab en de relatie tussen de hippocampus en het entorhinale gebied van de parahippocampale gyrus.

er zijn verschillende gebieden betrokken bij expliciet geheugen. De hippocampus speelt een cruciale rol in het kortetermijngeheugen, wat absoluut noodzakelijk is om patronen in het langetermijngeheugen vast te stellen. Letsels van de hippocampus hebben geen invloed op oude, gevestigde herinneringen. Deze laesies beïnvloeden nieuw declaratief leren. Uiteindelijk wordt geheugenopslag overgebracht naar andere gebieden van de hersenschors, en de locatie van codering van deze herinneringen kan een functie zijn van het type geheugen. Gevestigde herinneringen betrekken associatiegebieden in de frontale kwab en parieto-temporo-occipitale associatie cortex.

de hippocampus is niet alleen actief in het coderen van herinneringen, maar ook in het ophalen ervan. Activering van de hippocampus kan worden gezien in dit geval van het leren over nieuwe omgeving en het ophalen van richtingen.

limbische cortex

de prefrontale cortex is anterieur aan de premotorische cortex. De orbitale frontale cortex is het deel over de banen. Dit deel van de cortex is zeer goed ontwikkeld bij mensen en is cruciaal voor oordeel, inzicht, motivatie en stemming. Het is ook belangrijk voor geconditioneerde emotionele reacties. De prefrontale cortex ontvangt input van de andere gebieden van de limbische cortex, van de amygdala en van septale kernen en heeft Wederzijdse verbindingen met elk van deze gebieden en met de dorsomediale kern van de thalamus.

schade aan het prefrontale gebied veroorzaakt problemen met abstract redeneren, oordelen stemmingen en het oplossen van puzzels. Het effect van schade aan de frontale kwab op de stemming hangt af van het specifieke deel van de beschadigde prefrontale cortex. Het gedrag van de patiënt wordt vaak beschreven als tactloos. Ook dit deel van de cortex kan ook sterk worden beïnvloed door alcohol.

de prefrontale cortexfunctie is abnormaal bij stemmingsstoornissen. Depressie wordt meestal geassocieerd met verhoogde activiteit in delen van de frontale kwab, met name de mediale gebieden met inbegrip van het subgenual gedeelte van de voorste cingulate cortex, en verminderde activiteit in de achterste cingulate gyrus.

Olfaction maakt sterke verbindingen met de voorste delen van de temporale kwab en de amygdala. De olfactorische cortex is structureel eenvoudiger dan andere delen van de hersenschors en wordt allocortex genoemd (Zie sectie XI). Het omvat de prepiriform en periamygdaloïde cortex die het voorste deel van de parahippocampale gyrus omvat die de uncus. Bij sommige soorten is de reuk natuurlijk belangrijker dan bij andere. Olfactorische filamenten kruisen de kribvormige plaat en synapsen met mitrale cellen in de olfactorische bollen. Axonen uit deze cellen vormen de olfactorische tractus die zich uitstrekt tot anterieure temporale structuren bilateraal evenals de basale voorhersenen.

olfactorische signalen worden doorgegeven aan verschillende andere hersengebieden na hun initiële beëindiging in de olfactorische cortex. De olfactorische cortex beà nvloedt de frontale kwab door verbindingen met de dorsomediale kern van de thalamus. Olfactorische cortexprojecties aan de amygdala kunnen emotionele en endocriene reacties in het bijzonder via verbindingen met de hypothalamus beà nvloeden.

er zijn verschillende interessante syndromen die aspecten van limbische functies ophelderen. Het Kluver-Bucy syndroom treedt op met bilaterale laesies van de temporale kwabben. Het blokkeert emotionele reacties bij dieren, die behoorlijk volgzaam worden. Ze zijn niet bang voor dingen waar hun soort op zou moeten reageren, bijvoorbeeld in het geval van een aap, een lengte van touw. Dieren worden hyperseksueel en gaan in dwangmatig exploratiegedrag, vooral met de mond.

zoals eerder beschreven, zijn er routes door de voorhersenen die betrokken zijn bij het versterken van gedrag en bij “beloning”. Elektrische stimulatie van deze sites is sterk versterkend voor gedrag. Veel van deze wegen impliceren dopamine en worden algemeen beà nvloed door drugs van verslaving. Gewenning in deze routes met chronische toediening van verslavende drugs is een van de belangrijkste doelen van verslavingsonderzoek. figuur 26 toont de ventrale striatale projecties naar het ventrale pallidum, die op hun beurt door de dorsomediale kern van de thalamus projecteren naar limbische gebieden van de cortex. Het ventrale striatum bestaat meestal uit de nucleus accumbens, een belangrijk doel van dopaminerge projecties uit het ventrale tegmentale gebied.

verschillende verslavende stoffen beïnvloeden de activiteit van de dopamine-transmissie in de nucleus accumbens (mesolimbische) en frontale corticale (mesocorticale) systemen. Bovendien lijken deze routes functioneel onevenwichtig te zijn bij patiënten met schizofrenie. Het lijkt erop dat patiënten met schizofrenie verminderde dopamine effecten via mesocorticale systemen naar de prefrontale cortex. Dit kan symptomen zoals sociale terugtrekking en verminderde emotionele reactie veroorzaken. Tegelijkertijd is er een relatieve toename van dopamine effecten via het mesolimbische systeem naar het ventrale striatale systeem, resulterend in positieve symptomen van wanen en hallucinaties.