Prefrontal cortex

Prefrontal cortex ( lat.  Cortex praefrontalis ) är en del av hjärnbarken , som är den främre delen av frontalloberna och omfattar 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 24, 25, 32, 44, 45, 46 och 47 fält enligt Brodman [1] .

Många författare har pekat på sambandet mellan en persons önskan att leva, personlighet och funktionerna i den prefrontala cortex [2] . Detta område av hjärnan är involverat i planeringen av komplext kognitivt beteende, personlighetsuttryck, beslutsfattande och reglering av socialt beteende [3] . Huvudsyftet med detta område av hjärnan är koordineringen av tankar och handlingar i enlighet med interna mål [4] .

En typisk psykologisk term för de funktioner som utförs av den prefrontala cortex är exekutiv funktion [5] . Den exekutiva funktionen är förknippad med förmågan att identifiera motstridiga tankar, förutsäga framtida konsekvenser av nuvarande handlingar (bra och dåliga, bra och ännu bättre, samma och olika), agera mot ett specifikt mål, förutsäga resultat, handlingsbaserade förväntningar, och social "kontroll" (förmågan att undertrycka föreställningar som kan leda till socialt oacceptabla resultat).

Den frontala cortex stöder inlärningen av specifika regler. Fler främre regioner längs den rostro-caudala axeln i frontalbarken stödjer inlärning av mer allmänna regler vid högre abstraktionsnivåer [6] .

Definition

Det finns tre möjliga definitioner av prefrontala cortex:

• Granulär frontal cortex (det vill säga den där neuroner i lager II och IV dominerar - det yttre och inre granulära lagret, respektive - hjärnbarken)
• Projektionszon av thalamus mediodorsala kärnor
• En del av frontalloberna, elektrisk stimulering som inte orsakar motoriska handlingar.

Svagheten med den första definitionen är att den bara fungerar för primater , eftersom icke-primater inte har granulär cortex IV; det vill säga, även om det är tillämpligt på människan, är det inte universellt [7] .

Svagheten i den andra definitionen avslöjades av efterföljande studier: det visade sig att de mediodorsala kärnorna i thalamus ger projektioner inte bara till den granulära frontala cortex [8] . Således har definitionen justerats och kan läsas som "den prefrontala cortex är en region av hjärnbarken som har starkare ömsesidiga kopplingar med de mediodorsala kärnorna i talamus än med någon annan talamuskärna."

Den tredje definitionen har också sina egna svårigheter: de områden av frontalloberna som inte svarar på elektrisk stimulering med den observerade motoriska aktiviteten inkluderar både granulär och agranulär cortex [7] .

Komposition

Tabellen nedan visar olika sätt att dela upp den prefrontala cortexen i zoner utifrån Brodmanns områden [1] .

Den mediala prefrontala cortex (mPFC) består av granulära kortikala regioner (mediala delar av fält 9 och 10 ) och agranulära regioner (fält 24 , 25 och 32 ) som omfattar den främre cingulate gyrus (fält 24), den infralimbiska cortex (fält 25) och den prelimbiska hjärnbarken (fält 32) [1] .

• Den orbitofrontala cortex består av granulära områden av cortex (fält 11 ) och blandade granulära och agranulära områden (fält 13 och 14 ) [1] .
• Den ventrolaterala prefrontala cortexen består av områdena 12 , 44 , 45 och 47 [1] .
• Den dorsolaterala prefrontala cortexen består av den laterala delen av område 9 och hela området 46 [1] .
• Den kaudala prefrontala cortexen består av fält 8 , inklusive de främre ögonfälten [1] .

Anslutningar och interaktioner

Den prefrontala cortexen är starkt ömsesidigt kopplad till de flesta hjärnstrukturer, inklusive särskilt starka kopplingar till andra kortikala, subkortikala och stamformationer [ 9] . Den dorsala prefrontala cortexen är mest sammankopplad med de regioner i hjärnan som ansvarar för uppmärksamhet , kognition och motoriska färdigheter [10] , medan den ventrala prefrontala cortexen är sammankopplad med de regioner i hjärnan som ansvarar för känslor [11] . Den prefrontala cortexen har också ömsesidiga kopplingar till det stamaktiverande systemet, och prefrontala regioners funktion är starkt beroende av balansen mellan aktivering/hämning, vilket, i enlighet med konceptet med tre funktionella block av A. R. Luria , är en återspegling av interaktionen mellan det första energi- och tredje blockets programmering, reglering och kontroll av mental aktivitet - block i hjärnan [12] .

Den mediala prefrontala cortexen är involverad i genereringen av den tredje och fjärde fasen av långsam sömn (dessa faser är grupperade under namnet "djup sömn") och dess atrofi är associerad med en minskning av andelen djupsömn relativt till total sömntid [13] , vilket följaktligen leder till en försämring av minneskonsolidering [13] .

Atrofi av den prefrontala cortex inträffar naturligt med åldrande, och äldre vuxna har visat sig uppleva problem med minneskonsolidering som överensstämmer med nedbrytningen av deras mediala prefrontala cortex [13] . Hos äldre börjar minnen, istället för att överföras och lagras i neocortex, stanna kvar i hippocampus där de kodades, vilket framgår av ökad hippocampusaktivering jämfört med unga vuxna under informationshämtningsuppgifter när försökspersonerna memorerade ordassociationer, sov och fick sedan återge de inlärda orden [13] .

Funktioner

Den grundläggande funktionen för den prefrontala cortex är den komplexa hanteringen av mental och motorisk aktivitet i enlighet med interna mål och planer [14] .

Det spelar en viktig roll i skapandet av komplexa kognitiva system och handlingsplaner, beslutsfattande, kontroll och reglering av både intern aktivitet och socialt beteende och interaktion [15] .

Kontrollfunktionerna i den prefrontala cortex manifesteras i differentieringen av motstridiga tankar och motiv och valet mellan dem, differentiering och integration av objekt och koncept, förutsägelse av konsekvenserna av verklig aktivitet och dess anpassning i enlighet med det önskade resultatet, känslomässig reglering , frivillig kontroll, koncentration av uppmärksamhet på de nödvändiga föremålen [16] .

Den prefrontala cortex - dess dorsolaterala del - är också substratet för korttidsminnet : Jacobsen 1936 visade att skada på prefrontal cortex hos primater leder till ett underskott i korttidsminnet [17] ; 1952 identifierade Karl Pribram regionen i den prefrontala cortex som var ansvarig för detta underskott som Brodmanns område 46, även känt som den dorsolaterala prefrontala cortex [18] ; 1993 genomförde Goldman-Rakic ​​och kollegor ett experiment där, genom att tillfälligt inaktivera områden av den dorsolaterala prefrontala cortex, förlusten av minnen lagrade i korttidsminnet orsakades [19] .

Anteckningar

1. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Elisabeth Murray, Steven Wise, Kim Graham. Kapitel 1: Minnessystemens historia // Minnessystemens utveckling: förfäder, anatomi och  anpassningar . — 1:a. - Oxford University Press , 2016. - S. 22-24. — ISBN 9780191509957 .
2. ↑ DeYoung CG, Hirsh JB, Shane MS, Papademetris X., Rajeevan N., Gray JR Testar förutsägelser från personlighetsneurovetenskap. Hjärnstruktur och de fem stora  (engelska)  // Psychological Science  : journal. - 2010. - Juni ( vol. 21 , nr 6 ). - s. 820-828 . - doi : 10.1177/0956797610370159 . — PMID 20435951 .
3. ↑ Yang Y., Raine A. Prefrontala strukturella och funktionella hjärnavbildningsfynd hos antisociala, våldsamma och psykopatiska individer: en  metaanalys  // Psykiatriforskning : journal. - 2009. - November ( vol. 174 , nr 2 ). - S. 81-8 . - doi : 10.1016/j.pscychresns.2009.03.012 . — PMID 19833485 .
4. ↑ Miller EK, Freedman DJ, Wallis JD Den prefrontala cortex: kategorier, begrepp och kognition  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London  . Serie B, Biologiska vetenskaper  : tidskrift. - 2002. - Augusti ( vol. 357 , nr 1424 ). - P. 1123-1136 . - doi : 10.1098/rstb.2002.1099 . — PMID 12217179 .
5. ↑ L. Ginsberg. Neurologi för allmänläkare . - M. : Binom, 2019. - S. 30. - 371 sid. Arkiverad 21 januari 2022 på Wayback Machine
6. ↑ Badre D., Kayser AS, D'Esposito M. Frontal cortex och upptäckten av abstrakta  handlingsregler //  Neuron : journal. - Cell Press , 2010. - April ( vol. 66 , nr 2 ). - s. 315-326 . - doi : 10.1016/j.neuron.2010.03.025 . — PMID 20435006 .
7. ↑ 1 2 Uylings HB, Groenewegen HJ, Kolb B. Har råttor en prefrontal cortex?  // Behavioral Brain Research 146 (1-2). - 2003. - S. 3-17 . Arkiverad från originalet den 4 april 2017.
8. ↑ Markowitsch HJ; Pritzel, M. Den prefrontala cortex: Projektionsområdet för den thalamiska mediodorsala kärnan?  // Fysiologisk psykologi 7(1). - 1979. - S. 1-6 . Arkiverad från originalet den 3 maj 2017.
9. ↑ Alvarez JA, Emory E. Exekutiv funktion och frontalloberna: en metaanalytisk översikt  // Neuropsychology Review 16(1). - 2006. - S. 17-42 . Arkiverad från originalet den 28 mars 2017.
10. ↑ Goldman-Rakic ​​PS. Topografi av kognition: parallellt distribuerade nätverk i primatassociation cortex  // Annual Review of Neuroscience 11. - 1988. - S. 137-156 . Arkiverad från originalet den 6 maj 2016.
11. ↑ Pris JL. Prefrontala kortikala nätverk relaterade till visceral funktion och humör  // Annals of the New York Academy of Sciences 877. - 1999. - S. 383-396 . Arkiverad från originalet den 27 september 2015.
12. ↑ Luria A. R. Fundamentals of neuropsychology. - 6:e upplagan - Academia, 2008. - 384 sid. - ISBN 978-5-7695-4915-1 .
13. ↑ 1 2 3 4 Mander BA, Rao V, Lu B et al. Prefrontal atrofi, störda NREM långsamma vågor och nedsatt hippocampus-beroende minne vid åldrande  // Nature Neuroscience 16 (3). - 2013. - S. 357-364 . Arkiverad från originalet den 26 oktober 2013.
14. ↑ Miller EK, Freedman DJ, Wallis JD. Den prefrontala cortex: kategorier, begrepp och kognition  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Serie B, Biologiska vetenskaper 357 (1424). - 2002. - S. 1123-1136 . Arkiverad från originalet den 5 mars 2016.
15. ↑ Yang Y, Raine A. Prefrontala strukturella och funktionella hjärnavbildningsfynd hos antisociala, våldsamma och psykopatiska individer: en metaanalys // Psychiatry Research 174 (2). - 2009. - S. 81-88 .
16. ↑ Goldman-Rakic ​​PS. Det prefrontala landskapet: implikationer av funktionell arkitektur för att förstå mänsklig mentalitet och den centrala ledningen  // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Serie B, Biologiska vetenskaper 351 (1346). - 1996. - S. 1445-1453 . Arkiverad från originalet den 12 maj 2016.
17. ↑ Jacobsen CF Studier av cerebral funktion hos primater. I. Frontalföreningarnas funktioner hos apor // Comp Psychol Monogr 13. - 1936. - S. 3-60 .
18. ↑ Pribram, KH; Mishkin, M.; Rosvold, H.E.; Kaplan, SJ Effekter på delayed respons performance of lesions of dorsolateral and ventromedial frontal cortex of babians  // Journal of comparative and psychological psychology 45 (6). - 1952. - S. 565-575 .
19. ↑ Funahashi, S.; Bruce, CJ; Goldman-Rakic, PS Dorsolaterala prefrontala lesioner och oculomotorisk fördröjd respons: bevis för mnemoniska "scotomas"  // The Journal of neuroscience: the official journal of the Society for Neuroscience 13 (4). - 1993. - S. 1479-1497 . Arkiverad från originalet den 4 april 2015.