Den dorsolaterala prefrontala cortex ( förkortning dlPFC ) är en region av den prefrontala cortexen i primats hjärna . En av de nyligen studerade delarna av hjärnan . Även denna del av hjärnan genomgår en lång mognadsperiod som varar till vuxen ålder. [1] dlPFC är inte en anatomisk struktur, utan snarare en funktionell. Den är belägen i människans mittfrontala gyrus (dvs i den laterala delen av Brodmann-området 9 och 46 [2] ). Hos makaker finns den runt huvudsulcusen (dvs i Brodmannområdet 46 [3] [4] [5]). I en studie tror man att dlPFC anatomiskt refererar till fälten 8, 9 och 46 [6] , i en annan 9 och 10 [1] .
dlPFC har kopplingar till den orbitofrontala cortex , såväl som thalamus , delar av de basala ganglierna (särskilt den dorsala caudate nucleus ), hippocampus och de primära och sekundära associationsområdena av neocortex (inklusive den bakre temporala, parietal och occipital). regioner [7] [8] ). dlPFC är också slutpunkten för den dorsala vägen (flöde) [9] som är relaterad till hur man interagerar med stimuli.
Viktiga funktioner hos dlPFC är exekutiva funktioner som arbetsminne , kognitiv flexibilitet [10] , planering , hämning och abstrakt tänkande [11] . Dock har dCFC inte ensamt ansvar för verkställande funktioner. All komplex mental aktivitet kräver ytterligare kortikala och subkortikala kretsar, med vilka dlPFC är associerat [12] . dlPFC är också den högsta kortikala regionen involverad i planering, organisation och reglering av motorisk aktivitet. [12]
Balanserar dlPFC det andra huvudområdet - den ventrala delen av den prefrontala cortexen, och i synnerhet dess ventromediala del (vmPFC). [13]
Eftersom dlPFC är sammansatt av rumsligt selektiva neuroner , har denna funktionella del av hjärnan en neural krets som omfattar hela spektrumet av delfunktioner som krävs för att utföra ett integrerat svar, såsom: sensorisk input , korttidsminne retention och motorisk signalering . [14] Historiskt har dlPFC definierats av dess association med den övre temporala cortexen , den bakre parietala cortexen , den främre och den bakre cingulära cortexen , premotoriska cortex , retrosplenal cortex och neocerebellum. [1] Dessa föreningar tillåter dlPFC att reglera aktiviteten i dessa regioner, samt ta emot information från och regleras av dessa regioner. [ett]
dlPFC är känt för att vara involverat i exekutiva funktioner , vilket är en allmän term för kontroll av kognitiva processer , [15] inklusive arbetsminne , kognitiv flexibilitet , [16] och planering . [17] Flera uppgifter har varit mycket anmärkningsvärda i dPFC-forskningen, till exempel A inte B - uppgiften, den fördröjda svarsuppgiften och objektsökningsuppgiften. [1] Den beteendeuppgift som är närmast relaterad till dPFC är den fördröjda responsen kombinerade A inte B-uppgiften där försökspersonen måste hitta ett dolt objekt efter en viss fördröjning. Denna uppgift kräver att hålla information i sinnet ( arbetsminne ), vilket anses vara en av funktionerna hos dPFC. [1] Betydelsen av dPFC för arbetsminnet har fått stöd av studier på vuxna makaker. Lesioner som förstörde dlPFC försämrade makakprestanda i uppgift A och B med ett försenat svar, medan lesioner i andra delar av hjärnan inte påverkade prestanda i denna uppgift. [ett]
dPFC krävs inte för minne med ett element, så skada på den dorsolaterala prefrontala cortex försämrar inte igenkänningsminnet . [18] Men om två element ska jämföras från minnet krävs deltagande av dlPFC. Personer med skadad dPFC kan inte identifiera bilden de ser efter ett tag, när de ges möjlighet att välja mellan två bilder. [18] Dessutom misslyckades dessa försökspersoner också i Wisconsin Card Sortering Test , eftersom de förlorar den för närvarande korrekta regeln ur sikte och oförsonligt organiserar sina kort enligt den tidigare korrekta regeln. [19] Likaså är dPFC oftast förknippat med dysfunktion i drivkraft, uppmärksamhet och motivation. [tjugo]
BeslutsfattandedPFC är inblandat i både riskfyllda och moraliska beslut, när människor ska fatta moraliska beslut, som att allokera begränsade resurser, aktiveras dPFC. [21] Detta område är också aktivt när kostnaderna och fördelarna med alternativ är av intresse. [22] På liknande sätt, när alternativ finns, inducerar dCFC preferensen för det mest rättvisa alternativet och undertrycker frestelsen att maximera personlig vinning. [23]
ArbetsminneArbetsminne är ett system som aktivt har många bitar av tillfällig information i åtanke där de kan manipuleras. dlPFC är också viktigt för arbetsminnet, [24] en minskning av aktiviteten inom detta område korrelerar med dålig prestation när man utför uppgifter på arbetsminnet . [25] Men andra delar av hjärnan är också involverade i arbetsminnet. [26]
Det pågår en debatt om huruvida dPFC är specialiserat på en viss typ av arbetsminne, nämligen beräkningsmekanismer för att observera och manipulera element, eller om den har ett speciellt visuospatialt informationsinnehåll som tillåter mental representation av rymden. [24]
dlPFC kan också vara inblandad i bedrägeri och lögn [27] som tros undertrycka den normala benägenheten till sanning. Forskning visar också att användningen av TMS på dPFC kan störa en persons förmåga att ljuga eller berätta sanningen. [28]
Dessutom tyder stödjande bevis på att DLPFC också kan spela en roll i konfliktinducerad beteendeanpassning, till exempel när en individ bestämmer vad han ska göra när han står inför motstridiga regler. [29] Ett sätt att testa för detta är Stroop-testet , [30] där försökspersoner visas namnet på bläcket så snabbt som möjligt. En konflikt uppstår när en bläckfärg inte matchar den utskrivna färgens namn. Under detta experiment visade övervakning av försökspersoners hjärnaktivitet en markant effekt på dPFC. [30] Aktivering av dPFC korrelerar med beteendeegenskaper, vilket tyder på att detta område stöder de höga kraven på konfliktlösningsuppgiften och därmed teoretiskt spelar en roll för att etablera kontroll. [trettio]
dPFC kan också vara relaterat till mänsklig intelligens. Men även om korrelationer hittas mellan dlPFC och mänsklig intelligens, betyder det inte att all mänsklig intelligens är en funktion av dPFC. Detta område kan med andra ord appliceras på allmän intelligens i en vidare mening, såväl som på mycket specifika roller, men inte på alla roller. Till exempel indikerar användningen av avbildningsstudier som PET och fMRI involveringen av dPFC i deduktiva , syllogistiska resonemang. [31] I synnerhet när man utför åtgärder som kräver syllogistiska resonemang är de vänstra dlPFC-områdena speciellt och konstant aktiva. [31]
dPFC kan också vara inblandat i hotångest. I ett experiment ombads deltagarna att bedöma sig själva som beteendemässigt retarderade eller inte. Dessutom visade de som bedömde sig själva som beteendehämmade större tonisk (vilande) aktivitet i den högra bakre DLPFC. [32] Sådan aktivitet kan ses med hjälp av elektroencefalogram ( EEG ) inspelningar. Personer med hämmat beteende är mer benägna att uppleva känslor av stress och ångest när de står inför en särskilt farlig situation. [32] Enligt en teori kan mottagligheten för ångest öka som ett resultat av vaksamhet. Bevis för denna teori inkluderar neuroimaging . Studier som visar dPFC-aktivitet när en person är vaksam. [32] I synnerhet har det föreslagits att hotinducerad ångest också kan vara relaterad till en oförmåga att lösa problem, vilket leder till osäkerhet. [32] När en person är osäker blir dPFC-regionen mer aktiv. Sådan aktivitet kan med andra ord spåras tillbaka till ett larm som utlösts av ett hot.
Social kognitionBland de prefrontala loberna har dlPFC den minsta direkta effekten på socialt beteende. dlPFC bidrar till sociala funktioner genom sin kärnspecialisering av exekutiva funktioner, såsom att hantera svåra sociala situationer, [11] anta ett socialt perspektiv [8] dra slutsatser om andras avsikter, undertrycka själviskt beteende, [8] [33] och begå till relationer. [8] [34]
Relationer med neurotransmittorerEftersom dPFC genomgår långvariga förändringar under mognad, är en av förändringarna som har tillskrivits dPFC för tidig kognitiv prestation en ökning av nivån av signalsubstansen dopamin i dPFC. [1] I studier där dopaminreceptorer i vuxna makaker blockerades, observerades det att vuxna makaker hade brist på uppgift A inte B, som om dlPFC hade avlägsnats helt. En liknande situation observerades när makaker injicerades med MPTP , vilket minskar nivån av dopamin i dlPFC. [1] Även om inga fysiologiska studier har utförts på inblandning av kolinerga effekter i subkortikala områden, visar beteendestudier att signalsubstansen acetylkolin är viktig för arbetsminnesfunktionen hos dlPFC. [35]
Schizofreni kan delvis bero på bristande aktivitet i pannloben. [19] Den dorsolaterala prefrontala cortexen är särskilt underaktiv när en person har kronisk schizofreni. Schizofreni är också förknippat med brist på signalsubstansen dopamin i pannloben. [19] Dysfunktioner av dPFC är unika bland patienter med schizofreni eftersom de som diagnostiserats med depression tenderar att inte ha samma onormala aktivering i dPFC under arbetsminnesuppgifter. [25] Arbetsminnet är beroende av stabiliteten och funktionaliteten hos dPFC, så reducerad dPFC-aktivering resulterar i att patienter med schizofreni presterar dåligt på arbetsminnesuppgifter. Dålig prestanda bidrar till ytterligare arbetsminneskapacitetsgränser som överstiger de för normala patienter. [36] Kognitiva processer som är starkt förknippade med dPFC, såsom minne, uppmärksamhet och högre ordningsbehandling, är funktioner som en gång förvrängde och bidrar till sjukdom. [25]
Tillsammans med områden i hjärnan som det limbiska systemet är den dorsolaterala prefrontala cortex starkt förknippad med allvarlig depressiv sjukdom . dlPFC kan bidra till depression genom att delta i störningen på en känslomässig nivå under undertryckningsstadiet. [37] Medan arbetsminnesuppgifter normalt verkar aktivera dPFC, korrelerar minskad gråsubstansvolym med minskad gråsubstansaktivitet. dlPFC kan också ha kopplingar till ventromediala prefrontala cortex i dess funktioner vid depression. [37] Detta kan förklaras av det faktum att de kognitiva funktionerna hos dPFC också kan inkludera känslor, och de känslomässiga effekterna av vmPFC kan också inkludera självmedvetenhet eller självreflektion. Skador eller skador på dlPFC kan också leda till ökade symtom på depression.
Exponering för svår stress kan också vara associerad med DLPFC-skada. [38] I synnerhet har akut stress en negativ inverkan på den högre kognitiva funktionen som kallas arbetsminne , som också är en funktion av DLPFC. [38] I ett experiment använde forskare fMRI för att registrera neuronal aktivitet hos friska individer som utförde uppgifter i en stressig miljö. [38] När försökspersoner framgångsrikt stressades visade deras neuronala aktivitet en minskning av arbetsminnesrelaterad aktivitet i dPFC. [38] Dessa resultat visar inte bara vikten av dPFC-regionen i förhållande till stress, utan antyder också att dPFC kan spela en roll vid andra psykiatriska störningar. Till exempel, hos patienter med posttraumatisk stressyndrom , resulterade dagliga sessioner med högersidig dorsolateral prefrontal repetitiv transkraniell magnetisk stimulering med en frekvens av 10 Hz i mer effektiv terapeutisk stimulering. [39]
Missbruksstörningar kan korrelera med dysfunktion i den dorsolaterala prefrontala cortexen. [40] Narkotikamissbrukare har visat sig vara mer riskvilliga, möjligen på grund av dPFC-dysfunktion. De exekutiva kontrollfunktionerna hos dPFC hos personer som använder droger för rekreation kan ha ett samband som minskar med riskfaktorande områden som den främre cingulate cortex och insula . [40] Detta försvagade samband visas även hos friska försökspersoner, till exempel en patient som fortsatte att fatta riskfyllda beslut med ett gap mellan sin dlPFC och ögats lob. dPFC-lesioner kan leda till ansvarslöshet och frihet från hämningar [41] och droganvändning kan framkalla samma reaktion av beredskap eller inspiration att engagera sig i vågade aktiviteter.
AlkoholAlkohol orsakar underskott i funktionen av den prefrontala cortex. [42] Eftersom den främre cingulate cortex hämmar alla olämpliga beteenden genom att bearbeta information i dPFC-exekveringsnätverket. [42] I en uppgift som kallas Cambridge Risk Task, hade deltagare i substansanvändning lägre aktivering av dPFC. Närmare bestämt, på ett test relaterat till alkoholism, i en uppgift som kallas Fortune Wheel (WOF), visade ungdomar med en familjehistoria av alkoholism lägre dPFC-aktivering. [40] Ungdomar som inte hade familjemedlemmar med en historia av alkoholism visade inte samma minskning i aktivitet.