Cortexul prefrontal: Anatomie, funcții și tulburări asociate

Cortexul prefrontal, cunoscut și ca cortexul prefrontal, este o regiune a creierului care se află în partea anterioară a lobilor frontali.

În mod specific, această structură se află în fața zonei motorului și a zonei premotorice a cortexului frontal, rezultând o regiune de bază pentru planificarea comportamentelor elaborate cognitiv.

Cercetările recente au asociat cortexul prefrontal cu activități precum exprimarea personalității, procesele de luare a deciziilor și adecvarea comportamentului social în fiecare moment.

Astfel, această regiune a creierului este una dintre structurile de bază care determină calitățile comportamentului uman, precum și executarea celor mai complexe activități.

În acest articol revedem principalele caracteristici ale cortexului prefrontal. Principalele teorii despre această regiune a creierului sunt discutate, precum și activitățile efectuate și tulburările asociate.

Caracteristicile cortexului prefrontal

Cortexul prefrontal (PFC) este o regiune a creierului care formează aproximativ 30% din cortexul cerebral.

Această structură este situată în regiunea frontală a creierului, adică în zona care se află pe frunte și este partea anterioară a lobilor frontali ai creierului.

Mai precis, PFC este chiar înaintea a două alte zone importante ale lobului frontal: cortexul motor și cortexul premotor.

În prezent există trei modalități principale de a defini cortexul prefrontal. Acestea sunt:

1. Ca cortexul granular frontal.
2. Ca zona de proiecție a nucleului mijlociu-dorsal al talamusului.
3. Ca parte a cortexului frontal a cărui stimulare electrică nu provoacă mișcări.

CPF poate fi diferențiat de alte zone ale lobului frontal prin compoziția sa celulară, inervația dopaminergică și aferențele sale thalamo. În acest fel, aceasta constituie astăzi o regiune bine stabilită și delimitată.

Conform celor mai mulți autori, cum ar fi Miller și Cohen, cortexul prefrontal este regiunea cea mai dezvoltată în primate, animale cunoscute pentru repertoriul comportamental divers și flexibil.

Astfel, CPF constituie un set de zone neocortice care trimit și primește proiecții de la practic toate sistemele corticale senzoriale, sistemele motorii și multe structuri subcorticale și reprezintă o regiune de bază pentru dezvoltarea comportamentului și a personalității.

În acest sens, Miller și Cohen au stabilit că CPF nu este o structură critică pentru performanța comportamentelor simple sau automate, care nu se generalizează în situații noi.

Dimpotrivă, cortexul prefrontal este important în acele activități care necesită prelucrare de sus în jos, adică atunci când comportamentul trebuie să fie ghidat de stările interne sau atunci când este necesar să se utilizeze elementele sociale și de mediu care determină comportamentul.

anatomie

CPF a fost definit prin citoarhitectura acestuia prin prezența unui strat granular care corespunde celui de-al patrulea strat al cortexului cerebral.

În prezent, nu este foarte clar cine a fost primul care a folosit acest criteriu de distincție a cortexului prefrontal. Mulți dintre cercetătorii de pionierat din cadrul citoreglementării cerebrale au limitat termenul prefrontal la o regiune mult mai mică.

Cu toate acestea, în 1935, Carlyle Jacobsen a folosit termenul CPF pentru a diferenția suprafețele granulate prefrontale de zonele motorului și granulometric ale lobului frontal.

În terminologia zonelor Brodmann, cortexul prefrontal cuprinde zonele 8, 9, 10, 11, 44, 45, 46 și 47, rezultând într-o regiune foarte largă, cu un număr mare de structuri în interior.

Pe de altă parte, CPF iese la iveală pentru a fi o zonă de proiecție a nucleelor ​​de talamus, conform lucrărilor lui Rose și Woolsey. Acești autori au demonstrat că, în cazul animalelor non-primate (care nu au FPC), aceste structuri sunt proiectate spre diferite regiuni. În mod specific, spre zonele anterioare și ventrale.

De asemenea, în prezent există studii care au arătat că proiecțiile nucleului mediodorsal al talamusului nu se limitează la PFC la primate, dar pot călători și la alte structuri ale creierului.

În cele din urmă, astăzi CPF este de asemenea cunoscut ca acea zonă a cortexului frontal a cărei stimulare electrică nu cauzează mișcări observabile. Cu toate acestea, această definiție cauzează unele controverse, deoarece absența mișcărilor observabile după stimularea electrică poate fi de asemenea observată în regiunile ne-granulare ale cortexului.

funcții

Cortexul prefrontal este o structură care este puternic interconectată cu o mare parte a creierului. În interior puteți vedea conexiuni abundente cu alte regiuni, atât corticale, cât și sub-corticale.

În acest sens, cortexul prefrontal dorsal este în special interconectat cu regiunile creierului implicate în procese precum atenția, cunoașterea și acțiunea. În contrast, cortexul prefrontal ventral interconectează cu structurile creierului asociate și implicate în procesele de emoție.

În cele din urmă, trebuie avut în vedere faptul că CPF primește informații din sistemele de excitație ale tulpinii creierului, iar funcția sa depinde în mod special de mediul său neurochimic.

În general, există în prezent un consens științific ridicat pentru a stabili că cortexul prefrontal este o regiune a creierului care este implicată în primul rând în planificarea comportamentelor complexe cognitiv.

Acest tip de funcții presupune realizarea unor activități cum ar fi exprimarea personalității, dezvoltarea proceselor decizionale sau adaptarea comportamentului la situațiile sociale care apar în fiecare moment.

Astfel, CPF este o regiune fundamentală pentru coordonarea gândurilor și acțiunilor în conformitate cu obiectivele interne și cunoștințele dobândite.

În acest sens, pentru a determina funcționalitatea cortexului prefrontal, termenul medical al funcției executive a fost dezvoltat. Acest tip de funcție se referă la abilitatea de a stabili distincții între gândurile conflictuale, de a face judecăți morale, de a prezice consecințele etc.

Cortexul prefrontal și funcțiile executive

Prin studiile inițiale ale Fuster și Goldman-Rakic, termenul de funcții executive a fost elaborat pentru a da numele capacității și activității pe care cortexul prefrontal se dezvoltă.

Funcția executivă se referă astfel la capacitatea de a reprezenta informații care nu sunt prezente în mediul înconjurător la un moment dat, precum și la crearea unui "notebook mental".

Astfel, sub conceptul de funcție executivă a cortexului prefrontal este dezvoltarea răspunsurilor cognitive la probleme complexe sau dificil de rezolvat.

În acest sens, studiile actuale sugerează că experiențele anterioare ale PCC sunt reprezentate pentru a le aplica în prezent și, în acest fel, să ghideze procesul de luare a deciziilor.

În general, prin această funcție, cortexul prefrontal ar fi structura creierului care ar da oamenilor capacitatea de a raționa și capacitatea de a folosi cunoștințele și experiența trecută pentru a modula comportamentul.

Mai concret, lucrarea lui Goldman-Rakin descrie acest tip de funcție ca modul în care cunoștințele reprezentaționale pot fi folosite pentru a ghida inteligent gândurile, acțiunile și emoțiile.

Funcțiile executive ar fi un proces care ar duce la abilitatea de a inhiba gândurile, comportamentele și senzațiile care sunt considerate inadecvate.

Teorii ale funcțiilor executive

În prezent există multe teorii diferite care încearcă să explice funcționarea concretă a acestei activități defuzată de CPF.

Unul dintre ei susține că memoria de lucru ar fi o parte fundamentală a procesului de atenție și de inhibare a comportamentului.

În mod specific, memoria de lucru permite păstrarea noilor informații capturate și păstrarea pentru câteva secunde în mintea persoanei. Adaptarea informațiilor menționate cu cunoștințe anterioare ar putea fi procesul care ar da naștere la funcțiile executive și va determina activitatea CPF.

Pe de altă parte, Shimamura a propus teoria filtrării dinamice pentru a descrie rolul cortexului prefrontal în funcțiile executive.

În această teorie, se presupune că CPF ar acționa ca un mecanism de filtrare la nivel înalt care ar favoriza activările orientate spre obiectiv și ar inhiba activările care ar putea fi irelevante.

În cele din urmă, Miller și Cohen au propus o teorie integrativă a funcționării cortexului prefrontal. În această teorie, se presupune că controlul cognitiv apare din menținerea activă a tiparelor de activitate în CPF, care vizează crearea reprezentărilor obiectivelor care trebuie atinse și mijloacele necesare pentru a le atinge.

Activitatea CPF

În prezent, există multe teorii care încearcă să definească cum funcționează CPF prin intermediul funcțiilor executive.

În acest sens, cortexul prefrontal este o regiune din punct de vedere funcțional foarte dificil de analizat și studiat, deoarece are conexiuni multiple cu practic toate structurile creierului.

Cu toate acestea, dincolo de mecanismul care poate prezenta, în prezent este bine descris tipul activităților desfășurate.

După cum sa menționat anterior, activitatea CPF intră în ceea ce se numește funcții executive și se caracterizează prin efectuarea următoarelor acțiuni:

1. Dezvoltarea capacităților de formulare a obiectivelor și a planurilor de proiectare.
2. Dezvoltarea facultăților implicate în planificarea proceselor și strategiilor care vizează atingerea obiectivelor.
3. Executarea competențelor implicate în executarea planurilor.
4. Recunoașterea realizărilor obținute prin comportamentul și necesitatea de a modifica activitatea, opriți-o și generați noi planuri de acțiune.
5. Inhibarea răspunsurilor inadecvate.
6. Procesul de selecție a comportamentelor și organizarea lor în spațiu și timp.
7. Dezvoltarea flexibilității cognitive în monitorizarea strategiilor.
8. Supravegherea comportamentelor bazate pe stări motivaționale și afective.
9. Supravegherea comportamentelor în funcție de particularitățile contextului în fiecare moment.
10. Luarea deciziilor

Deteriorarea CPF

Prima descoperire despre leziuni în cortexul prefrontal a fost făcută prin documentarea celebrului caz Phineas Gage, un lucrător feroviar care, după un accident, a suferit o leziune gravă a lobului frontal al creierului.

Prin afectarea creierului a suferit implicarea critică a CPF, Phineas și-a menținut abilitățile de memorie, vorbire și abilitățile motorii. Cu toate acestea, trăsăturile sale de personalitate s-au schimbat radical după accident.

De fapt, daunele survenite în cortexul prefrontal l-au făcut iritabil, nerăbdător și cu deficite mari în relațiile sociale și interpersonale.

Ulterior, alte studii efectuate cu pacienți afectați de leziuni prefrontale au arătat că oamenii pot să verbalizeze în mod corect care ar fi cel mai potrivit comportament social în anumite circumstanțe.

În ciuda faptului că sunt capabili să motiveze corect comportamentul care trebuie urmat, în practică, aceștia întâmpină dificultăți în executarea acestor comportamente. De fapt, în viața de zi cu zi tind să efectueze acte care implică o satisfacție imediată, în ciuda cunoașterii consecințelor negative care ar putea rezulta pe termen lung.

Tulburări asociate

Datele colectate cu privire la efectele daunelor directe asupra PFC indică faptul că această regiune a creierului nu este legată numai de abilitățile de a înțelege consecințele pe termen lung, ci implică și capacitatea mentală de a întârzia satisfacerea imediată.

În acest sens, astăzi există o literatură abundentă care vizează îmbunătățirea înțelegerii rolului cortexului prefrontal în diferite afecțiuni neurologice, cum ar fi schizofrenia, tulburarea bipolară sau tulburarea de hiperactivitate cu deficit de atenție.

Aceste trei psihopatologii au fost legate de o anumită disfuncție a cortexului cerebral, fapt care ar motiva apariția modificărilor comportamentale la oameni.

De asemenea, studiile clinice cu farmacoterapia au început acum, care au arătat că anumite medicamente, cum ar fi guanfacine, îmbunătățesc funcția cortexului prefrontal.

În cele din urmă, se presupune că alte condiții patologice, cum ar fi depresia, răspunsurile de stres ridicate, comportamentele și încercările de suicid, sociopatiile sau dependența de droguri ar putea fi, de asemenea, legate de funcționarea PFC.

Cu toate acestea, dovezile științifice despre aceste ipoteze sunt limitate și sunt necesare cercetări suplimentare pentru a determina rolul PFC în acest tip de modificări psihopatologice.