Prefrontal Cortex: Anatomi, Funktioner och associerade sjukdomar

Prefrontal cortex, även känd som prefrontal cortex, är en region i hjärnan som ligger i den främre delen av frontalloberna.

Specifikt är denna struktur belägen framför motor- och förmotorområdena i frontalkortexen, vilket resulterar i en grundläggande region för planering av kognitivt utarbetade beteenden.

Ny forskning har kopplat prefrontal cortex med aktiviteter som personlighetsuttryck, beslutsprocesser och lämpligheten av socialt beteende vid varje ögonblick.

Således är denna region i hjärnan en av de grundläggande strukturerna som bestämmer kvaliteterna för mänskligt beteende, liksom genomförandet av de mest komplexa aktiviteterna.

I denna artikel granskar vi de främsta egenskaperna hos prefrontal cortex. Huvudteorierna om denna region i hjärnan diskuteras, liksom de aktiviteter som utförs och de därtill hörande störningarna.

Egenskaper hos prefrontal cortex

Prefrontal cortex (PFC) är en region i hjärnan som utgör ca 30% av hjärnbarken.

Denna struktur ligger i den främre delen av hjärnan, det vill säga i området som ligger på pannan, och är den främre delen av hjärnans främre lobar.

Mer specifikt är PFC precis före två andra viktiga områden av frontalloben: motorcortexen och före-motorcortexen.

För närvarande finns det tre huvudsakliga sätt att definiera prefrontal cortex. Dessa är:

1. Precis som granulär frontal cortex.
2. Som projiceringsområdet för thalamus mid-dorsala kärna.
3. Liksom den del av den främre barken vars elektriska stimulans inte orsakar rörelser.

CPF kan särskiljas från andra områden av frontalloben genom sin cellulära komposition, dess dopaminerge innervering och dess thalamiska afferenter. På så sätt utgör det idag en väletablerad och avgränsad region.

Enligt de flesta författare, som Miller och Cohen, är prefrontal cortex den region som är mest utvecklad i primater, djur som är kända för sin mångsidiga och flexibla beteendestrepertoar.

Således utgör CPF en uppsättning neokortiska områden som sänder och mottar prognoser från praktiskt taget alla sensoriska kortikala system, motorsystem och många subkortiska strukturer och är en grundläggande region för utveckling av beteende och personlighet.

I detta avseende bestämde Miller och Cohen att CPF inte är en kritisk struktur för utförandet av enkla eller automatiska beteenden, som inte generaliserar sig för nya situationer.

Tvärtom är prefrontal cortex viktig i de aktiviteter som kräver uppifrånbehandling, det vill säga när beteendet måste styras av interna tillstånd eller när det är nödvändigt att använda sociala och miljömässiga element som bestämmer beteendet.

anatomi

CPF har definierats genom sin cytoarkitektur genom närvaron av ett granulärt skikt som motsvarar det fjärde lagret i hjärnbarken.

För närvarande är det inte helt klart vem som var den första som använde detta kriterium för distinktion av prefrontal cortex. Många av de banbrytande forskarna i cerebral cytoarkitektur begränsade prefrontalperioden till en mycket mindre region.

Emellertid använde Carlyle Jacobsen 1935 termen CPF för att differentiera de prefrontala granulära områdena från den icke-granulära motorn och pre-motorområdena av frontalloben.

I terminologin på Brodmanns områden innehåller prefrontal cortex områden 8, 9, 10, 11, 44, 45, 46 och 47, vilket resulterar i en mycket stor region med ett stort antal strukturer i sitt inre.

Å andra sidan står CPF ut för att vara ett projektionsområde av thalamuskärnorna, enligt Rose och Woolsey-arbetet. Dessa författare visade att i icke-primata djur (som inte har FPC) projiceras dessa strukturer till olika regioner. Speciellt mot de främre och ventrala områdena.

Dessutom finns det för närvarande studier som har visat att projiceringarna av thalamus mediodorsal-kärnan inte är begränsade till PFC i primat, men kan också åka till andra hjärnstrukturer.

Slutligen är CPF idag även känt som det område av den främre cortexen, vars elektriska stimulering inte orsakar observerbara rörelser. Denna definition ger emellertid viss kontrovers eftersom frånvaron av observerbara rörelser efter elektrisk stimulering också kan observeras i icke-granulära områden i cortexen.

funktioner

Prefrontal cortex är en struktur som är starkt sammankopplad med mycket av hjärnan. Inuti ser du rikliga kontakter med andra regioner, både kortikala och subkortiska.

I den meningen är den dorsala prefrontala cortexen särskilt sammankopplad med hjärnregioner involverade i processer som uppmärksamhet, kognition och handling. I motsats till detta sammanfogar den ventrala prefrontala cortexen med hjärnstrukturer relaterade till och involverade i känslighetsprocesser.

Slutligen bör man komma ihåg att CPF tar emot information från hjärnstammens upphetsningssystem, och dess funktion är särskilt beroende av sin neurokemiska miljö.

Mer allmänt finns det för närvarande en hög vetenskaplig konsensus för att fastställa att prefrontal cortex är en region i hjärnan som främst är inblandad i planeringen av kognitivt komplexa beteenden.

Denna typ av funktioner innebär att aktiviteter som uttryck för personlighet, utveckling av beslutsprocesser eller anpassning av beteendet till de sociala situationer som inträffar i varje ögonblick innebär det.

Således är CPF en grundläggande region för att samordna tankar och handlingar i enlighet med interna mål och förvärvad kunskap.

I detta avseende, för att bestämma funktionaliteten hos prefrontal cortex har den medicinska termen för verkställande funktion utvecklats. Denna typ av funktion avser förmågan att fastställa skillnader mellan motstridiga tankar, göra moraliska bedömningar, förutse konsekvenser etc.

Pre-frontal cortex och verkställande funktioner

Genom de inledande studierna av Fuster och Goldman-Rakic ​​utvecklades termen för verkställande funktioner för att ge namnet på den kapacitet och aktivitet som prefrontal cortex utvecklas.

Den verkställande funktionen hänvisar således till förmågan att representera information som inte är närvarande i miljön vid något tillfälle, såväl som skapandet av en "mental anteckningsbok".

Således är under konceptet prefrontal cortex verkställande funktion utvecklingen av kognitiva svar på komplexa eller svåra att lösa problem.

I den meningen föreslår de aktuella studierna att i CPF-förflutna är erfarenheter representerade för att tillämpa dem på nutid och på så sätt styra beslutsfattandet.

I allmänhet, genom denna funktion, skulle prefrontal cortex vara hjärnstrukturen som skulle ge människor möjlighet att motivera och förmågan att använda kunskaper och erfarenheter för att modulera beteende.

Mer konkret beskriver Goldman-Rakins arbete denna typ av funktion som det sätt på vilket representativ kunskap kan användas för att intelligent styra tankar, handlingar och känslor.

Verkställande funktioner skulle vara en process som skulle resultera i förmåga att hämma tankar, beteenden och känslor som anses olämpliga.

Teorier om verkställande funktioner

För närvarande finns det många olika teorier som försöker förklara den konkreta funktionen av den här verksamheten, som CPF misslyckats.

En av dem postulerar att arbetsminnet skulle vara en grundläggande del av processen med uppmärksamhet och beteendehämning.

Specifikt tillåter arbetsminnet att behålla den nya informationen som fångats och hålla den i några sekunder i personens sinne. Anpassningen av informationen med förkunskapskunskap kan vara den process som skulle ge upphov till de verkställande funktionerna och bestämma CPF: s aktivitet.

Å andra sidan föreslog Shimamura teorin om dynamisk filtrering för att beskriva den prefrontala cortexens roll i verkställande funktioner.

I denna teori förklaras det att CPF skulle fungera som en högnivåfiltreringsmekanism som skulle gynna målorienterade aktiveringar och hämma aktiveringar som kan vara irrelevanta.

Slutligen föreslog Miller och Cohen en integrerad teori om hur prefrontal cortex fungerar. I denna teori är det teoretiskt att kognitiv kontroll uppstår genom det aktiva underhållet av aktivitetsmönster i CPF, som syftar till att skapa representationer av de mål som ska uppnås och de medel som är nödvändiga för att uppnå det.

Aktiviteten hos CPF

För närvarande finns det många teorier som försöker definiera hur driften av CPF sker genom verkställande funktioner.

I den meningen är prefrontal cortex en funktionellt mycket svår region att analysera och studera, eftersom den har flera kontakter med praktiskt taget alla strukturer i hjärnan.

Men förutom den mekanism som kan presenteras är det för närvarande väl beskrivet vilken typ av verksamhet som utförs.

Som tidigare nämnts faller aktiviteten hos CPF i vad som är känd som verkställande funktioner och kännetecknas av att man utför följande åtgärder:

1. Utveckling av kapacitet för att formulera mål och designplaner.
2. Utveckling av fakulteter som är involverade i planering av processer och strategier för att uppnå mål.
3. Genomförande av färdigheter som är inblandade i genomförandet av planerna.
4. Erkännande av prestationen uppnåtts genom beteendet och behovet av att förändra verksamheten, stoppa den och skapa nya handlingsplaner.
5. Inhibering av otillräckliga svar.
6. Process av urval av beteenden och deras organisation i rymden och tiden.
7. Utveckling av kognitiv flexibilitet vid övervakning av strategier.
8. Övervakning av beteenden baserat på motivativa och affektiva tillstånd.
9. Övervakning av beteenden beroende på sammanhangets särdrag vid varje ögonblick.
10. Beslutsfattande

Skador på CPF

Den första upptäckten om lesioner i prefrontal cortex gjordes genom dokumentation av det berömda fallet Phineas Gage, en järnvägsarbetare som, efter en olycka, upplevde en allvarlig skada på hjärnans främre lob.

Genom hjärnskadorna som ledde till att CPF: s kritiskt inblandade, behöll Phineas sin minnesförmåga, tal och motoriska färdigheter. Men hans personlighetsdrag förändrades radikalt efter olyckan.

Faktum är att skadorna i prefrontal cortex gjorde honom irriterad, otålig och med stora underskott i sociala och interpersonella relationer.

Därefter har andra studier som utförts med patienter som drabbats av prefrontal skada visat att människor kan korrekt ordalisera vad som är det mest lämpliga sociala beteendet under vissa omständigheter.

Trots att man kan rätta till det beteende som ska följas, har de i praktiken svårigheter att genomföra dessa beteenden. I själva verket tenderar de i själva verket att utföra handlingar som medför omedelbar tillfredsställelse trots att man vet vilka negativa konsekvenser som kan leda till på lång sikt.

Associerade sjukdomar

Uppgifterna som samlats om effekterna av direkt skada på PFC indikerar att denna region i hjärnan inte bara är relaterad till förmågan att förstå långsiktiga konsekvenser men också innebär att mental förmåga att fördröja omedelbar tillfredsställelse.

I denna mening finns idag en riklig litteratur som syftar till att förbättra förståelsen för prefrontal cortexs roll i olika neurologiska störningar, såsom schizofreni, bipolär sjukdom eller hyperaktivitetsstörning hos uppmärksamhetsbrist.

Dessa tre psykopatologier har varit relaterade till en viss dysfunktion i hjärnbarken, ett faktum som skulle motivera utseendet av beteendemässiga förändringar hos människor.

På samma sätt har kliniska prövningar med farmakoterapi påbörjats, vilket har visat att vissa läkemedel, såsom guanfacin, förbättrar funktionen av prefrontal cortex.

Slutligen är det postulerat att andra patologiska tillstånd som depression, höga stressresponser, beteenden och självmordsförsök, sociopatier eller narkotikamissbruk skulle kunna relateras till PFC: s funktion.

Det vetenskapliga beviset för dessa hypoteser är dock begränsat och ytterligare forskning krävs för att bestämma PFC: s roll i denna typ av psykopatologiska förändringar.