Lão hóa

Những rối loạn liên quan đến tuổi tác như bệnh Alzheimer và các dạng suy giảm trí nhớ khác (trong đó rối loạn hồi hải mã là một trong những dấu hiệu sớm nhất[109]) có tác động nghiêm trọng đến nhiều loại nhận thức, trong đó có cả trí nhớ. Ngay cả quá trình lão hóa bình thường cũng liên quan đến sự xuống cấp dần dần của một số dạng trí nhớ, bao gồm trí nhớ thường ngày và trí nhớ công việc (hay còn gọi là trí nhớ ngắn hạn). Vì hồi hải mã được cho là đóng vai trò quan trọng ở những chức năng liên quan đến trí nhớ, nên nhiều người đã cho rằng: những rối loạn về trí nhớ do lão hóa có thể bắt nguồn từ sự thoái hóa của vùng não này.[110] Một số nghiên cứu ban đầu chỉ ra rằng những người cao tuổi bị mất một lượng đáng kể tế bào thần kinh ở hồi hải mã. Tuy nhiên, những nghiên cứu sau này với các kỹ thuật chính xác hơn cho thấy sự khác biệt là không đáng kể.[110] Tương tự, một số nghiên cứu sử dụng kỹ thuật MRI cho thấy sự rút ngắn của hồi hải mã ở người cao tuổi, nhưng các nghiên cứu khác lại không tìm thấy đặc điểm này. Tuy nhiên, vẫn có một mối liên hệ đáng tin cậy giữa kích thước của hải mã và hiệu suất bộ nhớ; do vậy, nếu có sự rút ngắn vùng não vì lý do tuổi tác, hiệu suất trí nhớ sẽ bị suy giảm.[111] Cũng có báo cáo rằng các nhiệm vụ nhớ có xu hướng tạo ra ít kích thích hơn ở người già so với người trẻ.[111] Hơn nữa, một thử nghiệm đối chứng ngẫu nhiên được công bố vào năm 2011 cho thấy tập thể dục nhịp điệu có thể làm tăng kích thước của hồi hải mã ở người trưởng thành từ 55 đến 80 tuổi và cũng làm cải thiện trí nhớ không gian.[112]

Căng thẳng

Hồi hải mã biểu hiện một lượng lớn thụ thể glucocorticoid, điều này khiến nó dễ bị tổn thương do căng thẳng lâu dài hơn hầu hết các vùng não khác.[113] Có bằng chứng chỉ ra rằng những người trải qua các căng thẳng, chấn thương nghiêm trọng kéo dài bị teo hồi hải mã nhiều hơn các phần khác của não.[114] Những ảnh hưởng này cũng xuất hiện trong hậu chấn tâm lý,[115] và chúng có thể cũng liên quan đến hiện tượng teo hồi hải mã được báo cáo ở các bệnh tâm thần phân liệt[116] và trầm cảm nặng.[117] Một nghiên cứu gần đây cũng làm sáng tỏ việc teo hồi hải mã do hậu quả của trầm cảm, nhưng điều này có thể được cải thiện với thuốc chống trầm cảm, ngay cả khi những loại thuốc này không hiệu quả trong việc làm giảm các triệu chứng khác.[118]

Căng thẳng mãn tính làm cho nồng độ glucocorticoid tăng cao, đáng chú ý là cortisol, được coi là một nguyên nhân gây teo tế bào thần kinh ở hồi hải mã. Sự teo này làm giảm thể tích của vùng não và cũng xuất hiện ở những bệnh nhân mắc hội chứng Cushing. Với những bệnh nhân mang hội chứng này, nồng độ cortisol cao thường là hệ quả do sử dụng các loại thuốc để chữa các triệu chứng khác.[119][120] Các tế bào thần kinh cũng có thể bị mất đi do quá trình tạo mới thần kinh bị thoái hóa. Một yếu tố khác gây giảm thể tích hồi hải mã là sự co rút của các sợi nhánh trên tế bào thần kinh. Những sợi nhánh sẽ giảm cả về chiều dài và số lượng để đáp ứng với nồng độ glucocorticoid cao. Sự co rút sợi nhánh này là có thể đảo ngược.[120] Sau khi điều trị bằng thuốc để giảm cortisol trong hội chứng Cushing, thể tích hồi hải mã được quan sát là có thể phục hồi tới 10%.[119] Sự thay đổi này được coi là do sự phục hồi của các sợi nhánh.[120] Sự phục hồi sợi nhánh này cũng có thể xảy ra khi căng thẳng biến mất. Tuy nhiên, một số nghiên cứu trên chuột cũng cho thấy rằng căng thẳng xảy ra ngay sau khi sinh có thể làm ảnh hưởng đến chức năng hồi hải mã trong suốt cuộc đời theo nhiều cách khác nhau.[121]

Phản ứng đặc trưng giới tính đối với căng thẳng cũng ở chuột cũng được chứng minh là có ảnh hưởng đến hải mã. Căng thẳng mãn tính ở chuột đực cho thấy sự co rút sợi nhánh và suy giảm tế bào ở diện CA3 nhưng hiện tượng này không quan sát thấy ở con cái. Nguyên nhân cho sự khác biệt này có thể nằm ở hormone buồng trứng bảo vệ thần kinh.[122][123] Ở chuột, các tổn thương DNA ở vùng hải mã tăng lên trong điều kiện căng thẳng.[124]

Động kinh

Hồi hải mã là một trong số ít vùng não có thể tạo ra các tế bào thần kinh mới. Quá trình tạo mới thần kinh này được giới hạn trong hồi răng.[125] Việc tạo ra các tế bào thần kinh mới này có thể được tăng cường nhờ luyện tập hoặc bị suy giảm bởi các cơn động kinh.[125]

Động kinh vùng thùy thái dương có thể ảnh hưởng đến sự phát triển bình thường của các tế bào thần kinh mới và có thể gây tổn thương mô. Xơ cứng vùng hải mã là loại phổ biến nhất trong các tổn thương mô như vậy.[126] Dù vậy, ta vẫn chưa biết rõ là tổn thương hải mã là nguyên nhân hay kết quả của các cơn động kinh.[127] Tuy nhiên, khi gây động kinh nhân tạo nên động vật trong môi trường thí nghiệm, tổn thương hồi hải mã là kết quả thường gặp. Đây có thể là hậu quả do nồng độ các thụ thể glutamate có thể kích thích hải mã. Hưng phấn quá mức có thể làm đầu độc và gây chết tế bào.[120] Sự tổn thương hồi hải mã trong các cơn động kinh cũng có thể có liên quan đến việc các tế bào thần kinh mới tiếp tục được tạo ra ở vùng này trong suốt cuộc đời[125] và những bất thường trong quá trình này.[120]

Tâm thần phân liệt

Nguyên nhân của chứng tâm thần phân liệt đến nay vẫn chưa được hiểu rõ, nhưng nhiều bất thường về cấu trúc não đã được ghi nhận. Những thay đổi liên quan đến vỏ não được nghiên cứu rất kĩ lưỡng và những ảnh hưởng đối với hồi hải mã cũng đã được mô tả. Nhiều báo cáo đã tìm thấy sự giảm kích thước của hồi hải mã ở những người bị tâm thần phân liệt.[128][129] Hồi hải mã bên trái dường như bị ảnh hưởng nhiều hơn bên phải.[128] Các nhà khoa học đồng tình rằng những thay đổi này là hậu quả của sự phát triển bất thường. Dù vậy, ta vẫn chưa biết rõ rằng liệu sự thay đổi hồi hải mã có vai trò gì trong việc gây ra các triệu chứng loạn thần, đặc điểm quan trọng nhất của chứng tâm thần phân liệt hay không. Trên cơ sở từ những thí nghiệm sử dụng động vật, có ý kiến cho rằng: rối loạn chức năng vùng hải mã có thể làm ảnh hưởng đến việc giải phóng dopamine trong hạch nền, gián tiếp ảnh hưởng đến sự tích hợp thông tin ở thùy não trước trán.[130] Cũng có ý kiến cho rằng: rối loạn chức năng ở hồi hải mã có thể giải thích cho hiện tượng rối loạn trí nhớ dài hạn thường được ghi nhận ở các bệnh nhân tâm thần phân liệt.[131]

Các nghiên cứu sử dụng kỹ thuật MRI cho thấy: những người bị tâm thần phân liệt có khối lượng não nói chung và não thất nhỏ hơn người bình thường, tuy nhiên các nhà nghiên cứu không biết rằng liệu sự teo này là do bệnh tâm thần phân liệt hay từ thuốc sử dụng để trị bệnh.[132][133] Vùng hồi hải mã và đồi thị cũng cho thấy sự giảm thể tích, nhưng thể tích của globus pallidus lại tăng lên. Mô hình vỏ não ở các bệnh nhân này cũng bị thay đổi, thể tích và độ dày của lớp vỏ não, đặc biệt là ở thùy trán và thái dương, cũng được ghi nhận là giảm. Những biến đổi của não trong quá trình xuất hiện và tiến triển của bệnh củng cố cho giả thuyết rằng hệ thần kinh đã phát triển không bình thường ở những trường hợp này.[134]

Mất trí nhớ toàn phần thoáng qua

Mất trí nhớ toàn phần thoáng qua sẽ khiến cho nạn nhân mất gần như hoàn toàn trí nhớ ngắn hạn trong một khoảng thời gian ngắn, thường xảy ra đột ngột. Nguyên nhân của dạng mất trí nhớ này được cho là do thiếu máu, động kinh, đau nửa đầu migraine[135] và rối loạn lưu lượng máu tĩnh mạch não,[136] làm thiếu máu cục bộ tại các cấu trúc như hồi hải mã, vùng não có liên quan mật thiết đến trí nhớ.[137]

Những nguyên nhân kể trên đều chưa có bằng chứng khoa học ủng hộ. Tuy nhiên, các nghiên cứu sử dụng kỹ thuật MRI khuếch tán trên những nạn nhân trong vòng 12 đến 24 giờ sau khi xuất hiện các triệu chứng có cho thấy những tổn thương giống như những chấm nhỏ ở vùng hải mã. Những phát hiện này đã gợi ý rằng, các tế bào thần kinh vùng CA1 có thể sẽ dễ bị tổn thương do những căng thẳng trao đổi chất.[135]

Hậu chấn tâm lý

Một số nghiên cứu cho thấy mối liên quan giữ việc giảm thể tích của hồi hải mã và stress sau khi xảy ra sang chấn (hậu chấn tâm lý hay PTSD).[138][139][140] Một nghiên cứu được thực hiện trên những người lính Mỹ từng tham chiến tại Việt Nam với hậu chấn tâm lý cho thấy, thể tích hồi hải mã của họ nhỏ hơn 20% nếu so sánh với các cựu chiến binh khác không bị stress sau sang chấn.[141] Tuy nhiên, phát hiện này không được tìm thấy ở những nạn nhân bị hậu chấn tâm lý sau khi xảy ra thảm kịch rơi máy bay ở triển lãm hàng không năm 1988 (Ramstein, Đức).[142] Một trường hợp khác là những anh em sinh đôi không tham chiến của các cựu chiến binh Mỹ trong chiến tranh Việt Nam mắc PTSD cũng có hồi hải mã nhỏ hơn so với nhóm đối tượng đối chứng, đặt ra câu hỏi về bản chất của mối liên quan giữa hai hiện tượng này.[143] Một nghiên cứu năm 2016 đã ủng hộ cho giả thuyết rằng thể tích hồi hải mã nhỏ sẽ làm tăng nguy cơ mắc hậu chấn tâm lý (chứ không phải stress sau sang chấn sẽ gây tổn thương hồi hải mã) và các phương pháp chữa trị cũng hiệu quả với những người có hồi hải mã lớn hơn.[144]