Prefrontal Cortex: Anatomi, Funksjoner og tilknyttede lidelser

Den prefrontale cortex, også kjent som prefrontal cortex, er en region av hjernen som ligger i den fremre delen av frontale lobes.

Spesielt er denne strukturen plassert foran motor- og pre-motorområdene i frontale cortex, noe som resulterer i en grunnleggende region for planlegging av kognitivt utarbeidet oppførsel.

Nylig forskning har koblet prefrontale cortex med aktiviteter som personlighetstrykk, beslutningsprosesser og hensiktsmessighet av sosial atferd i hvert øyeblikk.

Dermed er denne regionen av hjernen en av de grunnleggende strukturene som bestemmer egenskapene til menneskelig atferd, samt gjennomføringen av de mest komplekse aktivitetene.

I denne artikkelen vurderer vi hovedtrekkene til prefrontal cortex. Hovedtemaene om denne regionen av hjernen diskuteres, samt aktivitetene som utføres og de tilhørende lidelsene.

Egenskaper for prefrontal cortex

Prefrontal cortex (PFC) er en region i hjernen som utgjør ca. 30% av hjernebarken.

Denne strukturen er lokalisert i hjernens frontale område, det vil si i området som ligger på pannen, og er den fremre delen av hjernens frontallober.

Nærmere bestemt er PFC rett foran to andre viktige områder av frontalloben: motorbarken og førmotorisk cortex.

For tiden er det tre hovedveier for å definere prefrontal cortex. Disse er:

1. Som den granulære frontale cortexen.
2. Som projeksjonsareal av mid-dorsal kjernen i thalamus.
3. Som den delen av den frontale cortexen hvis elektrisk stimulering ikke forårsaker bevegelser.

CPF kan skille seg fra andre områder av frontalbekken gjennom sin cellulære sammensetning, dens dopaminerge innervering og dens thalamiske afferenter. På denne måten utgjør det i dag en veletablert og avgrenset region.

Ifølge de fleste forfattere, som Miller og Cohen, er prefrontale cortex regionen som er mest utdypet i primater, dyr kjent for sitt mangfoldige og fleksible atferdsrepertoar.

KFF utgjør således et sett med neokortiske områder som sender og mottar projeksjoner fra praktisk talt alle sensoriske kortikalsystemer, motorsystemer og mange subkortiske strukturer, og er en grunnleggende region for utvikling av atferd og personlighet.

I denne forstanden bestemte Miller og Cohen at CPF ikke er en kritisk struktur for utførelse av enkel eller automatisk oppførsel, som ikke generaliserer seg til nye situasjoner.

Tvert imot er prefrontale cortex viktig i de aktivitetene som krever topp-down behandling, det vil si når oppførelsen må styres av interne tilstander eller når det er nødvendig å bruke sosiale og miljømessige elementer som bestemmer oppførselen.

anatomi

CPF er blitt definert gjennom sin cytoarkitektur ved tilstedeværelsen av et granulært lag som tilsvarer det fjerde lag av hjernebarken.

For tiden er det ikke helt klart hvem som var den første som brukte dette kriteriet om å skille prefrontale cortex. Mange av de banebrytende forskerne i cerebral cytoarkitektur begrenser prefrontale begrepet til en mye mindre region.

Men i 1935 brukte Carlyle Jacobsen uttrykket CPF til å differensiere de prefrontale granulære områdene fra de ikke-granulære motor- og premotorområdene av frontalbåten.

I terminologien til Brodmanns områder omfatter prefrontale cortex områder 8, 9, 10, 11, 44, 45, 46 og 47, noe som resulterer i en meget bred region med et stort antall strukturer i sitt indre.

På den annen side står CPF ut for å være et projeksjonsområde av thalamus-kjernene, ifølge arbeidet til Rose og Woolsey. Disse forfatterne viste at i ikke-primatiske dyr (som ikke har FPC), blir disse strukturene projisert mot forskjellige regioner. Spesielt mot de fremre og ventrale områdene.

Det er også studier som har vist at projeksjonene av mediodorsal kjernen i thalamus ikke er begrenset til PFC i primater, men kan også reise til andre hjernestrukturer.

Endelig er CPF i dag også kjent som det området av den frontale cortexen, hvis elektrisk stimulering ikke forårsaker observerbare bevegelser. Imidlertid forårsaker denne definisjonen noen kontroverser, siden fraværet av observerbare bevegelser etter elektrisk stimulering kan også observeres i ikke-granulære områder av cortex.

funksjoner

Prefrontal cortex er en struktur som er sterkt sammenkoblet med mye av hjernen. Innsiden kan du se rikelig med andre regioner, både kortikale og subkortiske.

I denne forstand er den dorsale prefrontale cortex spesielt forbundet med hjernegrupper involvert i prosesser som oppmerksomhet, kognisjon og handling. I motsetning henger den ventrale prefrontale cortex sammen med hjernestrukturer knyttet til og involvert i følelsesprosesser.

Til slutt bør det tas i betraktning at CPF mottar informasjon fra hjernestammenes oppblåsingssystemer, og funksjonen er særlig avhengig av det nevrokemiske miljøet.

Mer generelt er det for tiden en høy vitenskapelig konsensus for å fastslå at prefrontal cortex er en region i hjernen som primært er involvert i planlegging av kognitivt komplisert oppførsel.

Denne typen funksjoner innebærer realisering av aktiviteter som uttrykk for personlighet, utvikling av beslutningsprosesser eller tilpasning av atferden til de sosiale situasjonene som oppstår i hvert øyeblikk.

Således er CPF et grunnleggende område for å koordinere tanker og handlinger i samsvar med interne mål og oppnådd kunnskap.

I denne forstand, for å bestemme funksjonaliteten til prefrontal cortex, er det medisinske uttrykket for utøvende funksjon blitt utviklet. Denne typen funksjon refererer til evnen til å etablere forskjeller mellom motstridende tanker, gjøre moralske vurderinger, forutsi konsekvenser etc.

Pre-frontale cortex og utøvende funksjoner

Gjennom de første studiene av Fuster og Goldman-Rakic ​​ble begrepet utøvende funksjoner utarbeidet for å gi navn på kapasitet og aktivitet som prefrontale cortex utvikler.

Den utøvende funksjonen refererer således til evnen til å representere informasjon som ikke er tilstede i miljøet til enhver tid, samt opprettelsen av en "mental notisbok".

Dermed er under begrepet utøvende funksjon av prefrontale cortex utviklingen av kognitive responser til komplekse eller vanskelige å løse problemer.

I denne forstand antyder de nåværende studiene at erfaringer i CPF-fortiden er representert for å anvende dem til nåtiden, og på denne måten veilede beslutningsprosessen.

Generelt, gjennom denne funksjonen, ville den prefrontale cortex være hjernestrukturen som ville gi folk evnen til å begrunnelse og evnen til å bruke kunnskap og tidligere erfaring til å modulere atferd.

Mer konkret beskriver Goldman-Rakins arbeid denne typen funksjon som måten representativ kunnskap kan brukes til intelligent å lede tanker, handlinger og følelser.

Executive-funksjoner ville være en prosess som ville resultere i evnen til å hemme tanker, atferd og opplevelser som anses som upassende.

Teorier om ledende funksjoner

For tiden er det mange forskjellige teorier som forsøker å forklare konkret funksjon av denne aktiviteten som er defensiv av CPF.

En av dem postulerer at arbeidsminne ville være en grunnleggende del av prosessen med oppmerksomhet og atferdshemming.

Spesielt kan arbeidsminne beholde den nye informasjonen fanget og holde den i noen sekunder i tankene til personen. Tilpasningen av informasjonen med forkunnskap kunne være prosessen som ville gi opphav til de utøvende funksjonene og bestemme aktiviteten til CPF.

På den annen side foreslo Shimamura teorien om dynamisk filtrering for å beskrive den prefrontale cortexens rolle i utøvende funksjoner.

I denne teorien er det postulert at CPF ville fungere som et høyt nivå filtreringsmekanisme som ville favorisere målrettet aktivering og hemme aktiveringer som kan være irrelevante.

Til slutt foreslo Miller og Cohen en integrert teori om funksjonen til prefrontal cortex. I denne teorien er det teoretisert at kognitiv kontroll oppstår ved aktivt vedlikehold av aktivitetsmønstre i CPF, som er rettet mot å skape representasjoner av målene som skal oppnås og hvilke midler som er nødvendige for å oppnå det.

Aktiviteten til CPF

Foreløpig er det mange teorier som prøver å definere hvordan driften av CPF skjer gjennom ledende funksjoner.

I denne forstand er prefrontal cortex en funksjonelt svært vanskelig region for å analysere og studere, siden den har flere forbindelser med praktisk talt alle strukturer i hjernen.

Imidlertid, utover mekanismen som kan presentere, er det i dag godt beskrevet hvilken type aktiviteter som utføres.

Som tidligere nevnt faller aktiviteten til CPF inn i det som er kjent som utøvende funksjoner og er preget av å utføre følgende handlinger:

1. Utvikling av kapasitet til å formulere mål og designplaner.
2. Utvikling av fakulteter involvert i planlegging av prosesser og strategier for å nå mål.
3. Utførelse av ferdigheter involvert i gjennomføring av planene.
4. Anerkjennelse av prestasjonen oppnådd gjennom oppførselen og behovet for å endre aktiviteten, stoppe den og generere nye handlingsplaner.
5. Inhibering av utilstrekkelige svar.
6. Prosess for valg av atferd og deres organisering i rom og tid.
7. Utvikling av kognitiv fleksibilitet i overvåking av strategier.
8. Tilsyn med atferd basert på motiverende og affektive tilstander.
9. Tilsyn med atferd i henhold til spesifikasjonene av konteksten i hvert øyeblikk.
10. Beslutningstaking

Skade på CPF

Det første funnet om lesjoner i prefrontale cortex ble gjort gjennom dokumentasjon av det berømte tilfellet av Phineas Gage, en jernbanearbeider som etter en ulykke opplevde en alvorlig skade på hjernens frontalbein.

Gjennom hjerneskaden led det kritisk involvert CPF, Phineas opprettholdt sin minnekompetanse, tale og motoriske ferdigheter. Men hans personlighetstrekk endret seg radikalt etter ulykken.

Faktisk gjorde skaden i prefrontale cortex ham irritabel, utålmodig og med høye underskudd i sosiale og mellommenneskelige forhold.

Etterpå har andre studier utført med pasienter som er preget av prefrontal skade, vist at folk er i stand til å verbalisere riktig hva som vil være den mest hensiktsmessige sosiale oppførselen under visse omstendigheter.

Til tross for at de er i stand til å rettferdiggjøre atferden som skal følges, har de i praksis vanskeligheter med å gjennomføre disse atferdene. Faktisk, i hverdagen har de en tendens til å utføre handlinger som medfører umiddelbar tilfredsstillelse til tross for å kjenne de negative konsekvensene som kan oppstå på lang sikt.

Tilknyttede lidelser

Dataene som er samlet om virkningen av direkte skade på PFC, indikerer at denne delen av hjernen ikke bare er relatert til evnen til å forstå langsiktige konsekvenser, men også involverer mental evne til å forsinke umiddelbar tilfredsstillelse.

I denne forstand er det i dag en rikelig litteratur rettet mot å forbedre forståelsen av den prefrontale cortexens rolle i forskjellige nevrologiske lidelser, slik som skizofreni, bipolar lidelse eller oppmerksomhetsunderskudd hyperaktivitetsforstyrrelse.

Disse tre psykopatologiene har vært relatert til en viss dysfunksjon av hjernebarken, et faktum som ville motivere utseendet av atferdsendringer hos mennesker.

På samme måte har kliniske studier med farmakoterapi nå startet, noe som har vist at visse stoffer, som guanfacin, forbedrer funksjonen av prefrontal cortex.

Endelig er det postulert at andre patologiske forhold som depresjon, høye stressresponser, oppførsel og selvmordsforsøk, sosiopatier eller narkotikamisbruk kan også være relatert til funksjonen av PFC.

Imidlertid er det vitenskapelige beviset om disse hypotesene begrenset, og ytterligere forskning er nødvendig for å bestemme PFCs rolle i denne typen psykopatologiske endringer.