Результаты многочисленных экспериментальных и клинических наблюдений показали участие ГП в механизмах памяти и обучения. Есть мнение, что различные поля ГП (СА1 и СА3) могут в разной степени вовлекаться в реализацию процессов приобретения и консолидации следов памяти, что зависит от включения разных нейромедиаторных систем. Клетки ГП отличаются особой модальностью в отношении реакции на разного рода сенсорные стимулы, прежде всего зрительные и слуховые, которые непосредственно участвуют в процессах восприятия. Еще одной важной особенностью ГП является способность его нейронов реагировать на новизну обстановочных стимулов, участвовать в организации ориентировочного рефлекса, контролируя тем самым процессы внимания. Если внешние сигналы повторяются, утрачивая новизну, соответствующие нейрональные ответы угасают. Что соответствует закону перевернутой U кривой – ответы каждой из систем мозга максимальны, когда ее активность соответствует среднему уровню, и анормально снижаются, если уровень активации системы выше или ниже среднего.
Гибель клеток ГП в случае органической церебральной патологии определяется рядом патохимических процессов. По сравнению с прочими клеточными элементами мозга, страдающими при различных повреждениях, ранимость ГП и корковых нейронов особенно высока, напрямую коррелирует с выраженностью когнитивных нарушений. Характер патохимических сдвигов, приводящих к грубым функциональным и/или морфологическим изменениям на клеточном уровне весьма многообразен. Среди них можно условно выделить несколько наиболее значимых и обычно сочетающихся друг с другом вариантов, таких как оксидантный стресс с повышенным содержанием свободных радикалов; нарушение нейромедиаторных механизмов в первую очередь глутаматергических и ацетилхолина; дефицит нейротрофинов, которые участвуют в процессах нейрогенеза. К запуску свободно-радикальных процессов ведет ухудшение мозговой гемодинамики (инсульт, травма, артериопатии), дисметаболические нарушения и нейродегенеративные заболевания. Активные формы молекулярного кислорода при определенных обстоятельствах (накопление супероксидных и гидроксильных радикалов и др.) приобретают токсические свойства и приводят к гибели клеток различных структур, в том числе и ГП. Происходит это вследствие перекисного окисления липидов, фрагментации ДНК, смещения равновесия между активностью про- и антиоксидантных ферментов в пользу первых. Среди медиаторных аминокислот наиболее важной представляется синаптическая функция глутамата, который служит основным возбуждающим передатчиком для моносинаптических путей в ГП. Его постсинатические эффекты реализуются посредством двух видов ионотропных рецепторов. Одни – АМРА-типа (чувствительные к α-амино-3-гидрокси5-метил-4-изоксазол-пропионовой кислоте) связаны с каналами, проницаемыми для ионов Na и К, другие NMDA (N-метил-D-аспартата) – обеспечивают поступление в нейроны ионов Са. Активация глутаматергических рецепторов происходит при многих процессах в головном мозге, включая двигательные, перцептивные и когнитивные функции.
Весьма существенно, что гиперактивность глутаматергической передачи имеет порой определяющее значение для формирования нейродегенеративных, ишемических, эпилептических поражений головного мозга. Накопление в синаптической щели значительных количеств глутамата в патологических условиях и последующее перевозбуждение постсинаптических рецепторов, особенно NMDA-типа, оборачивается так называемым «глутаматным ударом» с катастрофическими для нервных клеток последствиями. Массивный вброс в клетку ионов Са запускает каскадные реакции, ведущие к разобщению окислительного фосфорилирования, активации ферментов, повреждающих мембранные структуры, накоплению ПОЛ. На заключительном этапе в гибели нейронов активно участвует окись азота, образующаяся при включении NMDA-рецепторов. Таким образом, чрезмерное накопление синаптического глутамата либо его повышенное образование обусловливают выраженную клеточную дегенерацию в тех структурах, которые обладают наиболее высокой плотностью глутаматергической медиации. В тоже время препараты, влияющие на NMDA-рецепторы (дизоциплин, мемантин, ибикса, энцефабол), с одной стороны физиологически активируют их в стуктурах связанных с памятью и обучением, а с другой, блокируют при эксайтотоксичности, обеспечивают нейропротективное действие. КР и повреждение ГП, обусловливают не только избыток, но и дефицит возбуждающих аминокислот. В частности, с возрастом в лобной коре и ГП заметно снижается плотность NMDA, а при определенных патологических процессах падает число и АМРА-рецепторов, поэтому активация глутаматергической передачи посредством глицина либо использование антагонистов АМРА-рецепторов способны вызвать ноотропный эффект.
Помимо изменения синаптической миссии возбуждающих аминокислот, существенный вклад в ухудшении внимания, памяти и развитии тяжелых КР вносит нарушение центральной холинергической передачи. Ацетилхолин контролирует активность как тормозных ГАМКергических, так и возбуждающих глутаматергических элементов. Низкий уровень холина провоцирует апоптоз и может быть причиной образования нейротоксического β-амилоида. Препараты, восполняющие дефицит ацетилхолина - холиномиметик центрального действия холина альфосцерат (глиатилин) и ингибиторы холинэстеразы (нейромидин, галантамин и его аналоги реминил, нивалин) улучшают холинергическую передачу в мозге и модулируют физиологическую активность Н-холинорецепторов и способствуют восстановлению когнитивных функций.
Интенсивно развиваются представления о конформационной патологии нейрональных белков и универсальных механизмах фибриллогенеза в нейронах и глиальных клетках. Большое значение имеет функциональная активность восходящих систем, модулирующих интегративную деятельность мозга, прежде всего дофаминергических: нигростриарной, мезокортикальной, мезолимбической. Заметный вклад в нормальную познавательную деятельность вносят норадренергические нейроны и пути, восходящие к ГП из голубого пятна (locus ceruleus) ствола мозга. Повышение уровня норадреналина приводит к развитию новых нейронов в ГП. Норадреналин непосредственно влияет на прекурсоры, которые инициируют сигналы, приводящие к процессам нейрогенеза в ГП. Норепинефрин также активирует прекурсоры β3-адренергические рецепторы. Уменьшение числа нейронов голубого пятна способствует падению плотности адренорецепторов в ГП и понижением уровня норадреналина. В результате нарушения дофаминергических проекций: снижение плотности D1- и D2-рецепторов в префронтальной коре и других отделах мозга, снижение интенсивности связывания транспортеров дофамина, угнетение активности тирозингидроксилазы и дофадекарбоксилазы, снижение активности норадренергической передачи в коре и значительное уменьшение норадренергических волокон от префронтальной коры развиваются как двигательные, так КР. Дефицит эпифизарного гормона мелатонина так же может служить причиной этих сдвигов.
Особое значение в деятельности ГП и коры имеют нейротрофины, которые принадлежат к физиологически значимым полипептидам, регулирующим рост дифференцировку и функцию нервных клеток. Их эффекты направлены на увеличение функциональной пластичности, реализуются посредством специфических тирозинкиназных (Trk) рецепторов. Участвуя в процессах нейрогенеза, нейротрофины способствуют развитию аксонов и дендритов, а также модуляции синаптической передачи.
Память является частью нейрокогнитивной системы и различается в зависимости от длительности хранения и использования информации, типа смысловой организации и анатомо-морфологических образований, связанных с этим процессами. Дифференциация систем памяти представлена в таблице 1. Модально-специфические нарушения памяти распространяются только на раздражители, адресуемые какому-то конкретному анализатору или обусловленные узкоспециализированным способом обработки информации. Обычно говорят о зрительной, слуховой, вкусовой, обонятельной, речевой, болевой, тактильной, двигательной, музыкальной памяти. Считается, что долговременная память связана с ассоциативной корой. В адресации памятных следов в определенные участки коры важную роль играют медиальные отделы височной области полушарий, включающие энторинальную кору и ГП. Эти структуры имеют обширные связи, как между собой, так и с проекционными и ассоциативными отделами коры и участвуют в механизмах памяти и обучения. При запоминании они направляют сигнал в ассоциативную кору для длительного удержания в памяти, а при необходимости вспомнить - указывают адрес, где хранится связанная с поступившим сигналом, информация. Различие между двумя структурами гиппокампального комплекса заключается в том, что энторинальная кора участвует в сохранении сведений вне их связи с контекстом (процедурная память), а для более сложных сигналов - семантическая (смысловая) память или узнавание. ГП важен для декларативной памяти (воспоминание). Эпизодическая память отличается от других систем памяти тем, что дает человеку возможность помнить прошлый опыт, позволяет помнить события, действительно имевшие место в определенный момент жизни и наряду с семантической памятью составляет декларативную (эксплицидную или вербальную) память. Повреждение ГП приводит к нарушению декларативной памяти. Такие больные могут достаточно хорошо усваивать новые сведения, в том числе язык, приобретать сложные двигательные навыки, успешно учиться в школе и иметь высокий интеллектуальный коэффициент. В то же время они беспомощны в повседневной жизни, так как не помнят последовательности событий, не ориентируются во времени, не могут составить плана на будущее. Англоязычные авторы говорят при этом о нарушении двух свойств: belongings (принадлежности) и appointments (приуроченности события ко времени). Данная патология проявляется только с 5-6-летнего возраста, то есть с того момента, когда здоровый человек начинает себя помнить.