Kora przedczołowa: anatomia, funkcje i związane z nią zaburzenia

Kora przedczołowa, znana również jako kora przedczołowa, jest obszarem mózgu, który znajduje się w przedniej części płatów czołowych.

W szczególności struktura ta znajduje się przed obszarami motorycznymi i przedmotoryzacyjnymi kory czołowej, tworząc podstawowy obszar do planowania poznawczo rozwiniętych zachowań.

Ostatnie badania połączyły korę przedczołową z czynnościami, takimi jak ekspresja osobowości, procesy podejmowania decyzji i odpowiedniość zachowań społecznych w każdym momencie.

Zatem ten obszar mózgu jest jedną z podstawowych struktur określających cechy ludzkiego zachowania, jak również wykonywanie najbardziej złożonych czynności.

W tym artykule dokonujemy przeglądu głównych cech kory przedczołowej. Omówiono główne teorie dotyczące tego regionu mózgu, a także wykonywane czynności i związane z nimi zaburzenia.

Charakterystyka kory przedczołowej

Kora przedczołowa (PFC) to obszar mózgu, który stanowi około 30% kory mózgowej.

Ta struktura znajduje się w przednim obszarze mózgu, to znaczy w obszarze, który znajduje się na czole, i jest przednią częścią płatów czołowych mózgu.

Mówiąc dokładniej, PFC znajduje się tuż przed dwoma innymi ważnymi obszarami płata czołowego: kory ruchowej i kory przedmotorowej.

Obecnie istnieją trzy główne sposoby definiowania kory przedczołowej. Są to:

1. Jak ziarnista kora czołowa.
2. Jako obszar projekcji środkowego jądra grzbietowego wzgórza.
3. Podobnie jak część kory czołowej, której stymulacja elektryczna nie powoduje ruchów.

CPF można odróżnić od innych obszarów płata czołowego poprzez jego skład komórkowy, unerwienie dopaminergiczne i jego wzgórzowe aferentne. W ten sposób stanowi dziś dobrze ugruntowany i ograniczony region.

Według większości autorów, takich jak Miller i Cohen, kora przedczołowa jest obszarem najbardziej rozwiniętym u naczelnych, zwierząt znanych ze swojego zróżnicowanego i elastycznego repertuaru behawioralnego.

Zatem CPF stanowi zestaw obszarów kory nowej, które wysyłają i odbierają projekcje praktycznie ze wszystkich czuciowych układów korowych, układów ruchowych i wielu struktur podkorowych, i jest podstawowym regionem dla rozwoju zachowania i osobowości.

W tym sensie Miller i Cohen ustalili, że CPF nie jest krytyczną strukturą do wykonywania prostych lub automatycznych zachowań, które nie generalizują się do nowych sytuacji.

Wręcz przeciwnie, kora przedczołowa jest ważna w tych czynnościach, które wymagają przetwarzania odgórnego, to znaczy, gdy zachowanie musi być kierowane przez stany wewnętrzne lub gdy konieczne jest użycie elementów społecznych i środowiskowych, które determinują zachowanie.

Anatomia

CPF został zdefiniowany poprzez swoją cytoarchitekturę przez obecność warstwy ziarnistej, która odpowiada czwartej warstwie kory mózgowej.

Obecnie nie jest do końca jasne, kto jako pierwszy użył tego kryterium rozróżnienia kory przedczołowej. Wielu pionierskich naukowców zajmujących się cytoarchitekturą mózgową ograniczyło termin przedczołowy do znacznie mniejszego regionu.

Jednak w 1935 r. Carlyle Jacobsen użył terminu CPF, aby odróżnić przedczołowe obszary ziarniste od nie ziarnistych obszarów motorycznych i przedczołowych płata czołowego.

W terminologii obszarów Brodmanna kora przedczołowa obejmuje obszary 8, 9, 10, 11, 44, 45, 46 i 47, co skutkuje bardzo szerokim obszarem o dużej liczbie struktur w jego wnętrzu.

Z drugiej strony, CPF wyróżnia się jako obszar projekcji jąder wzgórza, zgodnie z pracą Rose i Woolsey. Autorzy ci wykazali, że u zwierząt innych niż naczelne (które nie mają ZKP) struktury te są rzutowane na różne regiony. Szczególnie w kierunku obszarów przednich i brzusznych.

Ponadto obecnie prowadzone są badania, które wykazały, że projekcje jądra przyśrodkowego wzgórza nie są ograniczone do PFC u naczelnych, ale mogą również przemieszczać się do innych struktur mózgu.

Wreszcie, dzisiaj CPF jest również znany jako obszar kory czołowej, którego stymulacja elektryczna nie powoduje obserwowalnych ruchów. Jednak ta definicja powoduje pewne kontrowersje, ponieważ brak obserwowalnych ruchów po stymulacji elektrycznej można również zaobserwować w nie ziarnistych obszarach kory.

Funkcje

Kora przedczołowa jest strukturą silnie połączoną z dużą częścią mózgu. Wewnątrz można zobaczyć obfite połączenia z innymi regionami, zarówno korowymi, jak i podkorowymi.

W tym sensie grzbietowa kora przedczołowa jest szczególnie powiązana z obszarami mózgu zaangażowanymi w procesy, takie jak uwaga, poznanie i działanie. Natomiast brzuszna kora przedczołowa łączy się ze strukturami mózgu powiązanymi i zaangażowanymi w procesy emocji.

Wreszcie należy pamiętać, że CPF otrzymuje informacje z układów pobudzenia pnia mózgu, a jego funkcja jest szczególnie zależna od jego środowiska neurochemicznego.

Bardziej ogólnie, istnieje obecnie wysoki konsensus naukowy, aby ustalić, że kora przedczołowa jest regionem mózgu, który jest głównie zaangażowany w planowanie złożonych zachowań poznawczych.

Ten typ funkcji zakłada realizację działań, takich jak ekspresja osobowości, rozwój procesów decyzyjnych lub dostosowanie zachowania do sytuacji społecznych, które występują w każdej chwili.

Tak więc CPF jest podstawowym obszarem koordynacji myśli i działań zgodnie z wewnętrznymi celami i zdobytą wiedzą.

W tym sensie, aby określić funkcjonalność kory przedczołowej, opracowano termin medyczny funkcji wykonawczej. Ten rodzaj funkcji odnosi się do zdolności ustalania różnic między sprzecznymi myślami, dokonywania osądów moralnych, przewidywania konsekwencji itp.

Kora przedczołowa i funkcje wykonawcze

Poprzez wstępne badania Fustera i Goldmana-Rakica opracowano termin funkcji wykonawczych, aby nadać nazwę zdolności i aktywności rozwijającej się kory przedczołowej.

Funkcja wykonawcza odnosi się zatem do zdolności do reprezentowania informacji, która nie jest obecna w środowisku w danym momencie, jak również do tworzenia „mentalnego notatnika”.

Zatem pod pojęciem funkcji wykonawczej kory przedczołowej znajduje się rozwój reakcji poznawczych na złożone lub trudne do rozwiązania problemy.

W tym sensie obecne badania sugerują, że w CPF doświadczenia z przeszłości są przedstawiane w celu zastosowania ich do teraźniejszości iw ten sposób kierują podejmowaniem decyzji.

Ogólnie, dzięki tej funkcji, kora przedczołowa byłaby strukturą mózgu, która dawałaby ludziom zdolność rozumowania i umiejętność wykorzystywania wiedzy i przeszłych doświadczeń do modulowania zachowania.

Konkretniej, praca Goldmana-Rakina opisuje ten typ funkcji jako sposób, w jaki wiedza reprezentacyjna może być wykorzystana do inteligentnego kierowania myślami, działaniami i emocjami.

Funkcje wykonawcze byłyby procesem, który skutkowałby zdolnością do hamowania myśli, zachowań i wrażeń, które uważane są za nieodpowiednie.

Teorie funkcji wykonawczych

Obecnie istnieje wiele różnych teorii, które próbują wyjaśnić konkretne funkcjonowanie tego działania, sprzeniewierzone CPF.

Jeden z nich postuluje, że pamięć robocza będzie zasadniczą częścią procesu uwagi i hamowania behawioralnego.

W szczególności pamięć robocza pozwala zachować nowe przechwycone informacje i zachować je przez kilka sekund w umyśle osoby. Adaptacja wspomnianych informacji z wcześniejszą wiedzą może być procesem, który dałby początek funkcjom wykonawczym i określiłby aktywność CPF.

Z drugiej strony Shimamura zaproponował teorię filtrowania dynamicznego, aby opisać rolę kory przedczołowej w funkcjach wykonawczych.

W tej teorii postuluje się, że CPF będzie działać jako mechanizm filtrujący wysokiego poziomu, który będzie sprzyjał aktywacjom zorientowanym na cel i hamowaniu aktywacji, które mogą być nieistotne.

Wreszcie Miller i Cohen zaproponowali integracyjną teorię funkcjonowania kory przedczołowej. W teorii tej zakłada się, że kontrola poznawcza wynika z aktywnego utrzymywania wzorców aktywności w CPF, które mają na celu tworzenie reprezentacji celów do osiągnięcia i środków niezbędnych do osiągnięcia tego celu.

Aktywność CPF

Obecnie istnieje wiele teorii, które próbują zdefiniować sposób działania CPF poprzez funkcje wykonawcze.

W tym sensie kora przedczołowa jest funkcjonalnie bardzo trudnym regionem do analizy i badania, ponieważ ma wiele połączeń z praktycznie wszystkimi strukturami mózgu.

Jednak poza mechanizmem, który może być obecny, obecnie dobrze opisano rodzaj przeprowadzanych działań.

Jak wcześniej wspomniano, aktywność CPF mieści się w tzw. Funkcjach wykonawczych i charakteryzuje się wykonaniem następujących czynności:

1. Rozwój zdolności do formułowania celów i planów projektowych.
2. Rozwój wydziałów zaangażowanych w planowanie procesów i strategii mających na celu osiągnięcie celów.
3. Wykonanie umiejętności związanych z realizacją planów.
4. Uznanie osiągnięć osiągniętych dzięki zachowaniu i konieczności zmiany działania, zatrzymania go i wygenerowania nowych planów działania.
5. Hamowanie nieodpowiednich odpowiedzi.
6. Proces wyboru zachowań i ich organizacji w przestrzeni i czasie.
7. Rozwój elastyczności poznawczej w monitorowaniu strategii.
8. Nadzór nad zachowaniami opartymi na stanach motywacyjnych i afektywnych.
9. Nadzór nad zachowaniami w zależności od specyfiki kontekstu w każdym momencie.
10. Podejmowanie decyzji

Uszkodzenie CPF

Pierwsze odkrycie dotyczące uszkodzeń w korze przedczołowej zostało dokonane na podstawie dokumentacji słynnego przypadku Phineasa Gage, pracownika kolei, który po wypadku doznał poważnego urazu płata czołowego mózgu.

Poprzez doznane uszkodzenia mózgu, które krytycznie wpłynęły na CPF, Phineas utrzymał swoje umiejętności pamięci, mowy i umiejętności motorycznych. Jednak jego cechy osobowości zmieniły się radykalnie po wypadku.

W rzeczywistości obrażenia doznane w korze przedczołowej sprawiały, że był drażliwy, niecierpliwy i miał wysokie deficyty w relacjach społecznych i międzyludzkich.

Następnie inne badania przeprowadzone z pacjentami dotkniętymi uszkodzeniem przedczołowym wykazały, że ludzie są w stanie poprawnie zwerbalizować, co byłoby najbardziej odpowiednim zachowaniem społecznym w pewnych okolicznościach.

Pomimo tego, że są w stanie poprawnie uzasadnić zachowanie, które ma być przestrzegane, w praktyce mają trudności z wykonaniem tych zachowań. W rzeczywistości w życiu codziennym mają tendencję do dokonywania czynności, które pociągają za sobą natychmiastową satysfakcję, pomimo znajomości negatywnych konsekwencji, które mogą wyniknąć w dłuższej perspektywie.

Powiązane zaburzenia

Dane zebrane o skutkach bezpośredniego uszkodzenia PFC wskazują, że ten obszar mózgu jest nie tylko związany ze zdolnością do zrozumienia długofalowych konsekwencji, ale także wiąże się ze zdolnością umysłową do opóźnienia natychmiastowej gratyfikacji.

W tym sensie dzisiaj istnieje bogata literatura mająca na celu poprawę zrozumienia roli kory przedczołowej w różnych zaburzeniach neurologicznych, takich jak schizofrenia, zaburzenie dwubiegunowe lub zespół nadpobudliwości psychoruchowej.

Te trzy psychopatologie były związane z pewną dysfunkcją kory mózgowej, co motywowałoby pojawienie się zmian behawioralnych u ludzi.

Podobnie rozpoczęły się próby kliniczne farmakoterapii, które wykazały, że niektóre leki, takie jak guanfacyna, poprawiają funkcjonowanie kory przedczołowej.

Wreszcie, postuluje się, że inne stany patologiczne, takie jak depresja, reakcje wysokiego stresu, zachowania i próby samobójcze, socjopatie lub uzależnienie od narkotyków mogą być również związane z funkcjonowaniem PFC.

Jednakże dowody naukowe na temat tych hipotez są ograniczone i konieczne są dalsze badania w celu określenia roli PFC w tego typu zmianach psychopatologicznych.