Neuroscience highlights: Main cell types underlying memory and spatial navigation

Ideggyogy Sz. 2020 Sep 30;73(9-10):295-301. doi: 10.18071/isz.73.0295.

Abstract

Interest in the hippocampal formation and its role in navigation and memory arose in the second part of the 20th century, at least in part due to the curious case of Henry G. Molaison, who underwent brain surgery for intractable epilepsy. The temporal association observed between the removal of his entorhinal cortex along with a significant part of hippocampus and the developing severe memory deficit inspired scientists to focus on these regions. The subsequent discovery of the so-called place cells in the hippocampus launched the description of many other functional cell types and neuronal networks throughout the Papez-circuit that has a key role in memory processes and spatial information coding (speed, head direction, border, grid, object-vector etc). Each of these cell types has its own unique characteristics, and together they form the so-called "Brain GPS". The aim of this short survey is to highlight for practicing neurologists the types of cells and neuronal networks that represent the anatomical substrates and physiological correlates of pathological entities affecting the limbic system, especially in the temporal lobe. For that purpose, we survey early discoveries along with the most relevant neuroscience observations from the recent literature. By this brief survey, we highlight main cell types in the hippocampal formation, and describe their roles in spatial navigation and memory processes. In recent decades, an array of new and functionally unique neuron types has been recognized in the hippocampal formation, but likely more remain to be discovered. For a better understanding of the heterogeneous presentations of neurological disorders affecting this anatomical region, insights into the constantly evolving neuroscience behind may be helpful. The public health consequences of diseases that affect memory and spatial navigation are high, and grow as the population ages, prompting scientist to focus on further exploring this brain region.

A hippocampalis formáció navigációban és memóriában betöltött szerepét a 20. század második felére fokozódó érdek­lô­dés övezte, ami részben Henry G. Molaison esetére vezet­hetô vissza, aki bilaterális medialis temporalis lobectomián esett át epilepsziája kezelése végett. A kezelést követôen egy­ér­tel­mûvé vált, hogy az eltávolított entorhinalis kéreg és a hippocampus jelentôs része elengedhe­tetlen a memória kiala­kí­tásában, ami számos kutatót ösztönzött e régiók további vizsgálatára. A hippocampalis „place” sejtek vagy helysejtek ké­sôbbi felfedezése vezette be számos más funkcionális sejttípus és neuronalis hálózat leírását a Papez-körben, amelyek kulcsszerepet játszanak a memóriafolyamatokban és a tér-idô információk kódolásában (sebesség, fejirány, határok, grid, objektum-vektor stb.) Ezen sejttípusok mind­egyike egyedi tulaj­don­ságokkal rendelkezik, és együttesen alkotják az úgynevezett „agyi GPS-t”. E közlemény célja, hogy bemutassa a limbicus rendszerben, különösképpen a temporalis lebenyben ta­lálható sejttípusokat és neuronalis hálózatokat, melyek gyakran áldozatai különbözô patológiai elváltozásoknak. A korai felfedezések eredményei mellett áttekintjük a legfrissebb megfigyeléseket is, és rávilágítunk arra, hogy a hippocampalis formáció legfôbb sejttípusai milyen szereppel bírnak a térbeli navigációban és a memóriafolyamatokban. Az utóbbi né­hány évtizedben számtalan új, funkcionálisan elkülöníthetô sejttípust írtak le ebben a régióban, de valószínûleg továbbiak még felfedezésre várnak. Az idegrendszeri betegségek jobb megértése érdekében hasznos lehet mélyebb betekintést nyerni a dinamikusan bôvülô idegtudományi irodalomba. A memóriafolyamatokat és a térbeli navigációt érintô betegségek jelentôs közegészségügyi terhet képvi­selnek, és öregedô társadalmunkban a helyzet folyamatosan romlik. Ez különösen ösztönzôen hat ennek az agyterületnek a pontosabb megismerésére és funkcionális feltérképezésére.

Keywords: cell types; limbic system; memory; special navigation.

Publication types

  • Review

MeSH terms

  • Entorhinal Cortex
  • Hippocampus
  • Humans
  • Memory*
  • Neurosciences*
  • Spatial Navigation*