Frontal Lobe: Anatomy and Functions (with Images)

Płat czołowy jest prawdopodobnie obszarem mózgu, który najbardziej odróżnia ludzi od reszty zwierząt. Z tego powodu wzbudził on szczególne zainteresowanie naukowców, którzy przeprowadzili wiele badań dotyczących ich funkcji i mechanizmu działania.

Ludzki płat czołowy jest szeroko powiązany z funkcjami tak ważnymi jak język, kontrola czynności motorycznych i funkcji wykonawczych, tak że osoba poszkodowana może doznać poważnych problemów, które omówimy również w tym artykule.

Neuroanatomia płata czołowego

Lokalizacja

Przed wyjaśnieniem funkcji płata czołowego zostanie opisana jego lokalizacja i anatomia.

Mózg składa się z obszarów korowych i struktur podkorowych, zacznę od obszarów korowych, ponieważ płat czołowy jest jednym z nich.

Kora mózgowa jest podzielona na płaty, oddzielone rowkami, z których najbardziej uznanym jest czołowy, ciemieniowy, skroniowy i potyliczny, chociaż niektórzy autorzy postulują, że istnieje również płat limbiczny (Redolar, 2014).

Kora jest podzielona na dwie półkule, prawą i lewą, tak że płaty są obecne symetrycznie w obu półkulach, z prawym płatem czołowym i lewym płatem, prawym i lewym płatem ciemieniowym i tak dalej.,

Półkule mózgowe są podzielone szczeliną międzypółkulową, podczas gdy płaty są oddzielone różnymi rowkami.

Płat czołowy sięga od najbardziej przedniej części mózgu do szczeliny Rolando (lub szczeliny centralnej), od której zaczyna się płat ciemieniowy, a po bokach do szczeliny Sylwiusza (lub szczeliny bocznej), która oddziela płat skroniowy.

Jeśli chodzi o anatomię ludzkiego płata czołowego, można powiedzieć, że jest on bardzo obszerny i ma kształt piramidy. Można ją podzielić na korę przedczołową i przedczołową:

Kora przedśrodkowa składa się z pierwotnej kory ruchowej (obszar 4 Brodmanna), kory przedruchowej i dodatkowej kory ruchowej (obszar 6 brodmanna). Strefa ta jest zasadniczo motoryczna i kontroluje ruchy fazowe ciała (programowanie i inicjowanie ruchu), jak również ruchy niezbędne do tworzenia języka i postawy oraz orientacji ciała.
Kora przedczołowa jest strefą asocjacji, składa się z kory grzbietowo-bocznej, kory przedniej i oczodołowo-czołowej, a jej funkcje są związane z systemem wykonawczym, takim jak kontrola i zarządzanie funkcjami wykonawczymi.

Płat czołowy, a zwłaszcza kora przedczołowa, jest obszarem korowym najszerzej połączonym z resztą mózgu. Główne połączenia są następujące:

Przednie połączenia korowo-korowe . Odbierz i wyślij informacje do pozostałych płatów. Najważniejsze są połączenia czołowo-skroniowe związane z aktywnością audiowizualną i frontoparietalną, związane z kontrolą i regulacją wrażliwości skórno-kinestetycznej i bólu.
Połączenia czołowo-korowo-podkorowe .
- Połączenia czołowo-wzgórzowe.
  - Centrallateral jądra wzgórza, które łączą się z korą przedśrodkową.
  - Jądro grzbietowo-przyśrodkowe, które łączy się z korą przedczołową, w pewien sposób związane z pamięcią.
  - Jądro brzuszne przednie, które łączy się z kością czołową limbiczną (obszar zakrętu).
- Połączenia czołowo-limbiczne. Ułatwiają emocjonalną i afektywną regulację poprzez wydzielanie neuroendokrynne i neurochemiczne.
- Obwody czołowo-podstawowe. W tych obwodach niektóre odcinki płata czołowego są połączone z prążkowanym, bladym globem i wzgórzem:
  - Obwód silnika, związany z kontrolą ruchów.
  - Obwód ruchomy, związany z powiązaniem naszych ruchów z pozycją obiektów zidentyfikowanych przez wzrok.
  - Obwód przedczołowy grzbietowo-boczny, związany z funkcjami wykonawczymi.
  - Obwód przedczołowy zakrętu, związany z reakcjami emocjonalnymi.

Można powiedzieć, że płat czołowy otrzymuje dane wejściowe z obszarów odpowiedzialnych za sensoryczne przetwarzanie informacji i wysyła dane wyjściowe do obszarów odpowiedzialnych za udzielanie odpowiedzi, zwłaszcza silnika.

Kora przedczołowa

Kora przedczołowa jest ostatnim obszarem, który rozwija się w płacie czołowym i mózgu. Ten obszar jest szczególnie ważny, ponieważ spełnia funkcje, bez których nie bylibyśmy skuteczni w naszych codziennych działaniach, takich jak planowanie i organizowanie przyszłych zachowań.

Ma kształt piramidy, podobnie jak płat czołowy, i ma wewnętrzny, zewnętrzny i wewnętrzny.

Jeśli chodzi o połączenia, które nawiązuje z pozostałymi strukturami, istnieją trzy główne obwody:

Obwód przedczołowy grzbietowo-boczny . Przechodzi do grzbietowo-bocznego obszaru jądra ogoniastego. Stąd łączy się z bladą kulą dorsomedialną i czarną substancją. Projektują jądro grzbietowo-przyśrodkowe i brzuszno-przednie wzgórza, a stamtąd wracają do kory przedczołowej.
Obwód orbitalny . Rzuca się na brzuszno-środkowe jądro ogoniaste, następnie na bladą kulę ziemską i czarnoporowatą substancję wentylacyjną, skąd przechodzi do jąder brzuszno-przednich i grzbietowo-przyśrodkowych wzgórza i ostatecznie wraca do kory przedczołowej.
Poprzedni obwód obręczy . Występuje w prążkowiu brzusznym, ma powiązania z bladym globem, brzusznym obszarem nakrywkowym, habenulą, podwzgórzem i ciałem migdałowatym. W końcu wraca do kory przedczołowej.

W tym obszarze przypisuje się funkcje strukturyzacji, organizowania i planowania zachowań. Pacjent cierpi na następujące awarie, jeśli ten obszar jest ranny:

Niepowodzenia w selektywnej zdolności.
Niepowodzenia w trwałej działalności.
Deficyty w zdolności asocjacyjnej lub w tworzeniu pojęć.
Deficyty w zdolności planowania.

Funkcje płata czołowego

Płat czołowy spełnia wiele funkcji, które można podsumować w:

Funkcje wykonawcze:
- Wirtualna symulacja zachowania, które ma być przeprowadzane poprzez doświadczenia i wcześniejsze i zastępcze uczenie się.
- Ustalenie celu i kroków, które należy wykonać, aby go ukończyć.
- Planowanie, koordynacja i wdrażanie niezbędnych zachowań w celu osiągnięcia celu.
- Utrzymanie celów przez cały proces aż do osiągnięcia celu. Tutaj zaangażowana jest pamięć robocza i trwała uwaga.
- Hamowanie innych bodźców, które nie mają nic wspólnego z celem i które mogą im przeszkadzać.
- Koordynacja wszystkich niezbędnych systemów do wykonywania niezbędnych działań, takich jak zmysłowe, poznawcze i behawioralne.
- Analiza uzyskanych wyników i, jeśli to konieczne, modyfikacja wzorców zachowania w oparciu o te wyniki.
Funkcje społeczne:
- Wnioskowanie o intencjach i myślach innych. Ta umiejętność nazywa się teorią umysłu.
- Refleksja nad naszą wiedzą i zainteresowaniami oraz umiejętność ich komunikowania.
Funkcje emocjonalne:
- Kontrola bodźców wzmacniających, aby motywować nas do wykonywania procesów poznawczych i zachowań, które powinniśmy wykonywać.
- Regulacja impulsów.
- Świadomość emocji.
Funkcje silnika:
- Sekwencjonowanie, koordynacja i wykonywanie zachowań ruchowych.
Funkcje językowe:
- Umiejętność rozumienia języka innych i tworzenia własnych.

Następnie funkcje wykonawcze zostaną opisane głębiej ze względu na ich wielkie znaczenie dla ludzi.

Funkcje wykonawcze

Funkcje wykonawcze można zdefiniować jako ostatni krok w kontroli, regulacji i kierunku ludzkich zachowań. Koncepcja ta pojawia się po raz pierwszy z ręki AR Lurii w 1966 r. W książce Higher Cortical Function in Man (cytowanej w León-Carrión i Barroso, 1997).

Lezak spopularyzował ten termin w psychologii amerykańskiej. Autor podkreśla różnicę między funkcjami wykonawczymi i poznawczymi, stwierdzając, że chociaż funkcje poznawcze ulegają uszkodzeniu, jeśli funkcje wykonawcze działają prawidłowo, osoba ta będzie nadal niezależna, konstruktywnie samowystarczalna i produktywna (cytowana w León-Carrión i Barroso, 1997).

Funkcje wykonawcze składają się z czterech komponentów:

1- Formułowanie celów . Jest to proces określania potrzeb, tego, co jest pożądane i co jest w stanie osiągnąć to, co jest pożądane. Jeśli osoba ma tę funkcję zmienioną, nie może myśleć o tym, co powinien zrobić i przedstawia trudności w rozpoczęciu działalności.

Zmiany te mogą wystąpić bez potrzeby uszkodzenia mózgu, po prostu ze słabą organizacją w płacie przedczołowym.

2- Planowanie Jest odpowiedzialny za określenie i zorganizowanie niezbędnych kroków w celu realizacji zamiaru.

Proces ten wymaga pewnych zdolności, takich jak: konceptualizacja zmian w obecnych warunkach, rozwijanie się w środowisku, obiektywne postrzeganie środowiska, umiejętność tworzenia alternatyw, przeprowadzanie wyborów i rozwijanie struktury do realizacji planu.

3- Realizacja planów. Jest interpretowane jako działanie inicjujące, utrzymujące, zmieniające i dla sekwencji złożonych zachowań w sposób integralny i uporządkowany.

4- Skuteczne wykonanie. To ocena oparta na celach i zasobach wykorzystanych do osiągnięcia tych celów.

System nauczania jest bardzo ważny dla prawidłowej konfiguracji funkcji wykonawczych, ponieważ funkcje te zaczynają się rozwijać w dzieciństwie, od pierwszego roku życia i nie dojrzewają do okresu dojrzewania, a nawet później.

Funkcje wykonawcze są głównie związane z korą przedczołową, ale niektóre badania przeprowadzone przy użyciu PET (pozytronowej tomografii emisyjnej) wskazują, że gdy aktywność staje się rutynowa, inna część mózgu przejmuje aktywność, aby „uwolnić” kora przedczołowa i że może zadbać o wykonywanie innych funkcji.

Ocena wyników wykonawczych

Najczęściej stosowanymi technikami oceny systemu wykonawczego są:

Test sortowania kart Wisconsin . Test, w którym pacjent musi sklasyfikować serię kart na kilka sposobów, używając za każdym razem innej kategorii. Niepowodzenia w tym teście oznaczałyby problemy w tworzeniu pojęć, które mogłyby być spowodowane urazami lewego płata czołowego.
Wieża Hanoi-Sewilli . Ten test służy do badania złożonych umiejętności rozwiązywania problemów.
Testy labiryntowe . Testy te dostarczają danych na temat najwyższych poziomów funkcjonowania mózgu, które wymagają planowania i przewidywania.
Zabawki konstrukcyjne Są to testy nieustrukturyzowane i służą do oceny funkcji wykonawczych.

Dysfunkcje płata czołowego

Płat czołowy może zostać uszkodzony w wyniku urazu, zawału serca, nowotworów, infekcji lub rozwoju niektórych zaburzeń, takich jak zaburzenia neurodegeneracyjne lub rozwojowe.

Konsekwencje uszkodzenia płata czołowego będą zależały od uszkodzonego obszaru i wielkości obrażeń. Zespół, z powodu uszkodzenia płata czołowego, lepiej znany jest zespół przedczołowy, który zostanie opisany poniżej.

Zespół przedczołowy

Pierwszym dobrze udokumentowanym opisem przypadku tego syndromu był opis Harlowa (1868) na temat Phineasa Gage'a, z czasem ta sprawa nadal była badana i dziś jest jedną z najbardziej znanych w tej dziedzinie psychologii (cytowany w León-Carrión i Barroso, 1997).

Phineas pracował na torach pociągu, kiedy miał wypadek podczas zagęszczania prochu żelaznym prętem.

Wydaje się, że iskra dotarła do prochu i wybuchła, rzucając żelazny pręt bezpośrednio w jego głowę. Phineas doznał uszkodzenia w lewym płacie czołowym (szczególnie w przyśrodkowym obszarze oczodołu), ale wciąż żył, chociaż nadal miał następstwa.

Najbardziej znaczącymi zmianami z powodu odniesionej szkody były zwiększone impulsy, niezdolność do kontroli i trudności w planowaniu i organizowaniu.

Ludzie z uszkodzoną korą przedczołową wykazują zmiany osobowości, zdolności motorycznych, uwagi, języka, pamięci i funkcji wykonawczych.

Zmiany osobowości

Według Ardili (cytowanej w León-Carrión i Barroso, 1997) istnieją dwa sposoby opisania zmian osobowości spowodowanych przez ten zespół:

Zmiany w aktywacji akcji. Pacjenci odczuwają apatię i brak zainteresowania, dlatego robią wszystko z niechęcią i nie są zbyt aktywni.
Zmiany w rodzaju odpowiedzi. Reakcja pacjenta nie jest adaptacyjna, nie odpowiada bodźcowi, który został mu przedstawiony. Mogą na przykład zdawać egzamin i wybierać ubrania, które będą nosić za długo, zamiast uczyć się.

Zmiany w Motricity

Wśród zmian w umiejętnościach motorycznych możemy znaleźć:

Odruchy noworodkowe Wygląda na to, że pacjenci ulegają mimowolnym zmianom i wracają, aby mieć odruchy, które mają niemowlęta i tracą wraz z rozwojem. Najczęściej są to:
- Odbicie Babińskiego. Torsowe przedłużenie tonalnego palucha.
- Odruch refleksyjny. Zamknij dłoń, gdy coś ją dotknie.
- Odbicie ssania.
- Refleks Palmomentoński. Dotknięcie dłoni powoduje ruchy brody.
Powtórz czynności egzaminatora.
Reagują przesadnie na bodźce.
Dezorganizacja zachowania.
Powtarzaj ten sam ruch raz za razem.

Zmiany w uwadze

Główne zmiany zachodzą w reakcji na orientację, pacjenci mają braki w orientowaniu się na bodźce, które powinni mieć w domu w danym czasie i postępować zgodnie z instrukcjami egzaminatora.

Zmiany językowe

Najbardziej charakterystyczne są:

Przezskórna afazja motoryczna. Język jest bardzo ograniczony i sprowadza się do krótkich fraz.
Język subvocal. Zmiany w urządzeniu mowy, prawdopodobnie z powodu afazji, tak że osoba wypowiada się dziwnie.
Prowizja za nazywanie błędów, jak wytrwać i odpowiedzieć przed fragmentami bodźca, a nie bodźcem w globalnym.
Reagują lepiej na bodźce wizualne niż werbalne, ponieważ mają słabą kontrolę nad zachowaniem poprzez język.
Nie mogą utrzymać głównego tematu rozmowy.
Brak elementów łączących, aby nadać kształt i stworzyć język logiczny.
Konkretizm. Dają konkretne informacje bez umieszczania ich w kontekście, co może utrudniać rozmówcy zrozumienie.

Zmiany w pamięci

Płat czołowy odgrywa ważną rolę w pamięci, zwłaszcza w pamięci krótkotrwałej. Pacjenci ze zmianami w płacie czołowym mają problemy z przechowywaniem i zatrzymywaniem pamięci. Najczęstsze zmiany to:

Czasowa organizacja pamięci. Pacjenci mają problemy z zamawianiem wydarzeń w czasie.
Amnezje, zwłaszcza w przypadku obrażeń powstałych w okolicy oczodołu.

Zmiany funkcji wykonawczych

Funkcje wykonawcze są najbardziej dotknięte u pacjentów ze zmianami czołowymi, ponieważ skomplikowane opracowanie i integracja oraz koordynacja kilku elementów są niezbędne do jego prawidłowego działania.

Osoby z zespołem czołowym nie są w stanie stworzyć celu, zaplanować, przeprowadzić działań w sposób uporządkowany i przeanalizować uzyskane wyniki. Deficyty te uniemożliwiają im prowadzenie normalnego życia, ponieważ zakłócają pracę / szkołę, rodzinę, zadania społeczne ...

Chociaż opisane objawy są najpowszechniejsze, ich cechy nie są uniwersalne i będą zależeć od obu zmiennych pacjenta (wiek, wydajność przedchorobowa ...) i obrażeń (określona lokalizacja, wielkość ...) i przebiegu zespołu.

Typowe syndromy

Kategoria zespołów czołowych jest bardzo szeroka i obejmuje inną serię zespołów, które różnią się w zależności od uszkodzonego obszaru.

Cummings (1985), opisuje trzy syndromy (cytowane w León-Carrión i Barroso, 1997):

Zespół oczodołowo-czołowy (lub odhamowanie). Charakteryzuje się odhamowaniem, impulsywnością, labilnością emocjonalną, złym osądem i rozproszeniem uwagi.
Zespół wypukłości czołowej (lub apatycznej). Charakteryzuje się apatią, obojętnością, opóźnieniem psychomotorycznym, utratą pędu, abstrakcją i słabą kategoryzacją.
Zespół czołowego (lub akinetycznego płata czołowego). Charakteryzuje się brakiem spontanicznych gestów i ruchów, osłabieniem i utratą czucia w kończynach.

Imbriano (1983) dodaje dwa kolejne syndromy do klasyfikacji opracowanej przez Cummingsa (cytowanej w León-Carrión i Barroso, 1997):

Zespół polarny Produkowany przez urazy w okolicy oczodołu. Charakteryzuje się zmianami w zdolności intelektualnej, dezorientacji czasowo-przestrzennej i braku samokontroli.
Zespół Splendal. Wyprodukowane przez lewe przyśrodkowe zmiany. Charakteryzuje się zmianami afektywnej mimiki twarzy i afektywnej obojętności, zaburzeń myślowych i zmian językowych.