Präfrontale Kortexanatomie, Funktionen und assoziierte Störungen

Die präfrontaler Kortex, auch als der präfrontale Kortex bekannt, ist eine Region des Gehirns, die im vorderen Teil der Frontallappen befindet.

Diese Struktur befindet sich insbesondere vor den motorischen und vormotorischen Bereichen des frontalen Kortex, was zu einer Grundregion für die Planung kognitiv ausgearbeiteter Verhaltensweisen führt.

Neuere Forschungen haben den präfrontalen Kortex mit Aktivitäten wie Persönlichkeitsausdruck, Entscheidungsprozessen und der Angemessenheit von Sozialverhalten zu allen Zeiten verbunden.

Somit ist diese Region des Gehirns eine der grundlegenden Strukturen, die die Eigenschaften menschlichen Verhaltens sowie die Ausführung komplexerer Aktivitäten bestimmen.

In diesem Artikel besprechen wir die Hauptmerkmale des präfrontalen Kortex. Die wichtigsten Theorien über diese Region des Gehirns werden diskutiert, ebenso wie die durchgeführten Aktivitäten und die damit verbundenen Störungen.

Eigenschaften des präfrontalen Kortex

Der präfrontale Kortex (PFC) ist eine Region des Gehirns, die etwa 30% der Hirnrinde ausmacht.

Diese Struktur befindet sich in der frontalen Region des Gehirns, dh in dem Bereich, der sich auf der Stirn befindet, und ist der vordere Teil der Frontallappen des Gehirns.

Genauer gesagt liegt der CPF knapp vor zwei anderen wichtigen Bereichen des Frontallappens: dem motorischen Kortex und dem prämotorischen Kortex.

Derzeit gibt es drei Hauptwege, um den präfrontalen Kortex zu definieren. Diese sind:

1. Wie der granuläre frontale Kortex.
2. Als Projektionszone des mittleren dorsalen Nucleus des Thalamus.
3. Wie der Teil des frontalen Kortex, dessen elektrische Stimulation keine Bewegungen verursacht.

Die CPF kann durch ihre zelluläre Zusammensetzung, ihre dopaminerge Innervation und ihre Thalamusafferenzen von anderen Bereichen des Frontallappens unterschieden werden. Auf diese Weise bildet es heute eine gut etablierte und abgegrenzte Region.

Laut den meisten Autoren, wie Miller und Cohen, ist der präfrontale Kortex die Region, die am meisten in Primaten entwickelt wird, Tiere, die für ihr vielfältiges und flexibles Verhaltensrepertoire bekannt sind.

Somit stellt die CPF eine Menge von neokortikalen Bereichen dar, die Projektionen von praktisch allen sensorischen kortikalen Systemen, motorischen Systemen und vielen subkortikalen Strukturen senden und empfangen, und ist eine grundlegende Region für die Entwicklung von Verhalten und Persönlichkeit.

In diesem Sinne stellten Miller und Cohen fest, dass die CPF keine kritische Struktur für die Ausführung einfacher oder automatischer Verhaltensweisen ist, die sich nicht auf neue Situationen verallgemeinern.

Im Gegensatz dazu ist der präfrontale Kortex wichtig in jenen Aktivitäten, die eine Top-Down-Verarbeitung erfordern, dh wenn das Verhalten von internen Zuständen geleitet werden muss oder wenn es notwendig ist, soziale und umweltbezogene Elemente zu verwenden, die das Verhalten bestimmen.

Anatomie

Die CPF wurde durch ihre Zytoarchitektur durch das Vorhandensein einer granulären Schicht definiert, die der vierten Schicht der Großhirnrinde entspricht.

Gegenwärtig ist nicht ganz klar, wer dieses Kriterium der Unterscheidung des präfrontalen Kortex als erstes verwendet hat. Viele der bahnbrechenden Forscher in der zerebralen Zytoarchitektur beschränkten den präfrontalen Ausdruck auf eine viel kleinere Region.

Im Jahr 1935 verwendete Carlyle Jacobsen den Begriff CPF, um die präfrontalen körnigen Bereiche von den nicht-körnigen motorischen und prämotorischen Bereichen des Frontallappens zu unterscheiden.

In der Terminologie der Brodmann-Gebiete umfasst der präfrontale Kortex die Bereiche 8, 9, 10, 11, 44, 45, 46 und 47, was zu einem sehr großen Bereich mit einer großen Anzahl von Strukturen in seinem Inneren führt.

Auf der anderen Seite zeichnet sich die CPF nach den Arbeiten von Rose und Woolsey als Projektionsfläche der Thalamuskerne aus. Diese Autoren zeigten, dass diese Strukturen in Nichtprimaten (die keine FPC haben) auf verschiedene Regionen projiziert werden. Insbesondere in Richtung der vorderen und ventralen Bereiche.

Ebenso gibt es derzeit Studien, die gezeigt haben, dass die Projektionen des mediodorsalen Kerns des Thalamus nicht auf die PFC bei Primaten beschränkt sind, sondern auch auf andere Gehirnstrukturen übertragen werden könnten.

Schließlich ist der CPF heute auch als jener Bereich des frontalen Kortex bekannt, dessen elektrische Stimulation keine beobachtbaren Bewegungen verursacht. Diese Definition verursacht jedoch einige Kontroversen, da das Fehlen von beobachtbaren Bewegungen nach der elektrischen Stimulation auch in nicht granulären Regionen des Kortex beobachtet werden kann.

Funktionen

Der präfrontale Kortex ist eine Struktur, die stark mit einem Großteil des Gehirns verbunden ist. Im Inneren können Sie reichlich Verbindungen mit anderen Regionen, sowohl kortikalen als auch subkortikalen, sehen.

In diesem Sinne ist der dorsale präfrontale Kortex vor allem mit Hirnregionen verbunden, die an Prozessen wie Aufmerksamkeit, Kognition und Aktion beteiligt sind. Im Gegensatz dazu verbindet sich der ventrale präfrontale Kortex mit Hirnstrukturen, die mit Emotionsprozessen in Verbindung stehen und an ihnen beteiligt sind.

Schließlich sollte beachtet werden, dass das CPF Informationen von den Erregungssystemen des Hirnstamms erhält und seine Funktion insbesondere von seiner neurochemischen Umgebung abhängt.

Allgemein herrscht derzeit ein hoher wissenschaftlicher Konsens darüber, dass der präfrontale Kortex eine Region des Gehirns ist, die in erster Linie an der Planung kognitiv komplexer Verhaltensweisen beteiligt ist.

Diese Art von Funktionen beinhaltet die Realisierung von Aktivitäten wie der Ausdruck der Persönlichkeit, die Entwicklung von Entscheidungsprozessen oder die Anpassung des Verhaltens an die sozialen Situationen, die in jedem Moment auftreten.

Somit ist die CPF eine grundlegende Region für die Koordination von Gedanken und Handlungen in Übereinstimmung mit internen Zielen und erworbenem Wissen.

In diesem Sinne wurde der medizinische Ausdruck der exekutiven Funktion entwickelt, um die Funktionalität des präfrontalen Kortex zu bestimmen. Diese Art von Funktion bezieht sich auf die Fähigkeit, Unterschiede zwischen widerstreitenden Gedanken festzustellen, moralische Urteile zu fällen, Konsequenzen vorauszusagen usw.

Präfrontale Kortex- und Exekutivfunktionen

Durch die anfänglichen Studien von Fuster und Goldman-Rakic ​​wurde der Begriff der exekutiven Funktionen ausgearbeitet, um der Kapazität und Aktivität, die der präfrontale Kortex entwickelt, einen Namen zu geben.

Die exekutive Funktion bezieht sich somit auf die Fähigkeit, Informationen darzustellen, die zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht in der Umgebung vorhanden sind, sowie auf die Erstellung eines "mentalen Notizbuchs".

Unter dem Konzept der exekutiven Funktion des präfrontalen Cortex versteht man daher die Entwicklung von kognitiven Antworten auf komplexe oder schwierig zu lösende Probleme.

In diesem Sinne legen die aktuellen Studien nahe, dass in der CPF vergangene Erfahrungen dargestellt werden, um sie auf die Gegenwart anzuwenden und auf diese Weise die Entscheidungsfindung zu leiten.

Im Allgemeinen wäre der präfrontale Kortex durch diese Funktion die Gehirnstruktur, die den Menschen die Fähigkeit zur Vernunft und die Fähigkeit geben würde, Wissen und vergangene Erfahrung zu nutzen, um das Verhalten zu modulieren.

Konkreter beschreiben die Arbeiten von Goldman-Rakin diese Art von Funktionen als die Art und Weise, in der gegenständliches Wissen verwendet werden kann, um Gedanken, Handlungen und Emotionen intelligent zu lenken.

Exekutive Funktionen wären ein Prozess, der dazu führen würde, Gedanken, Verhaltensweisen und Empfindungen zu hemmen, die als unangemessen gelten.

Theorien der exekutiven Funktionen

Gegenwärtig gibt es viele verschiedene Theorien, die versuchen, das konkrete Funktionieren dieser von der CPF aufgeschobenen Aktivität zu erklären.

Einer von ihnen postuliert, dass Arbeitsgedächtnis ein grundlegender Teil des Prozesses der Aufmerksamkeit und der Verhaltenshemmung sein würde.

Insbesondere ermöglicht der Arbeitsspeicher, die neuen erfassten Informationen beizubehalten und sie für einige Sekunden im Kopf der Person zu behalten. Die Anpassung dieser Information mit vorherigem Wissen könnte der Prozess sein, der die exekutiven Funktionen hervorbringen und die Aktivität der CPF bestimmen würde.

Auf der anderen Seite schlug Shimamura die Theorie der dynamischen Filterung vor, um die Rolle des präfrontalen Kortex in exekutiven Funktionen zu beschreiben.

In dieser Theorie wird postuliert, dass die CPF als ein Filtermechanismus auf hoher Ebene agieren würde, der zielorientierte Aktivierungen begünstigen und Aktivierungen hemmen würde, die irrelevant sein könnten.

Schließlich schlugen Miller und Cohen eine integrative Theorie der Funktionsweise des präfrontalen Kortex vor. In dieser Theorie wird theoretisiert, dass kognitive Kontrolle aus der aktiven Aufrechterhaltung von Aktivitätsmustern in der CPF resultiert, die darauf abzielen, Repräsentationen der zu erreichenden Ziele und der Mittel, die notwendig sind, um dies zu erreichen.

Aktivität der CPF

Gegenwärtig gibt es viele Theorien, die versuchen zu definieren, wie die Operation der CPF durch Exekutivfunktionen erfolgt.

In diesem Sinne ist der präfrontale Kortex eine funktionell sehr schwierige Region zum Analysieren und Studieren, da er mehrere Verbindungen mit praktisch allen Strukturen des Gehirns aufweist.

Abgesehen von dem Mechanismus, der gegenwärtig auftreten kann, ist die Art der durchgeführten Tätigkeiten gegenwärtig gut beschrieben.

Wie bereits erwähnt, fällt die Aktivität des CPF in sogenannte exekutive Funktionen und zeichnet sich durch folgende Aktionen aus:

1. Entwicklung von Kapazitäten zur Formulierung von Zielen und Entwurfsplänen.
2. Entwicklung von Fakultäten, die an der Planung von Prozessen und Strategien zur Erreichung von Zielen beteiligt sind.
3. Ausführung von Fähigkeiten, die an der Ausführung der Pläne beteiligt sind.
4. Anerkennung der erreichten Leistung durch das Verhalten und die Notwendigkeit, die Aktivität zu verändern, aufzuhören und neue Aktionspläne zu erstellen.
5. Hemmung von unzureichenden Antworten.
6. Prozess der Auswahl von Verhaltensweisen und ihrer Organisation in Raum und Zeit.
7. Entwicklung der kognitiven Flexibilität bei der Überwachung von Strategien.
8. Überwachung von Verhaltensweisen basierend auf motivationalen und affektiven Zuständen.
9. Überwachung von Verhaltensweisen entsprechend den Besonderheiten des Kontextes in jedem Moment.
10. Entscheidungsfindung

Beschädigung des CPF

Der erste Befund über Läsionen im präfrontalen Kortex erfolgte durch die Dokumentation des berühmten Falles von Phineas Gage, einem Eisenbahnarbeiter, der nach einem Unfall eine schwere Verletzung des Stirnhirns erlitt.

Durch die Schädigung des Gehirns, die den CPF entscheidend beeinflusste, behielt Phineas seine Gedächtnisfähigkeiten, seine Rede- und Motorik bei. Seine Persönlichkeitsmerkmale änderten sich jedoch radikal nach dem Unfall.

In der Tat, der Schaden, der im präfrontalen Cortex erlebt wurde, machte ihn reizbar, ungeduldig und mit hohen Defiziten in sozialen und zwischenmenschlichen Beziehungen.

In der Folge haben andere Studien mit Patienten, die von präfrontalen Schädigungen betroffen sind, gezeigt, dass Menschen in der Lage sind, unter bestimmten Umständen korrekt zu verbalisieren, welches Sozialverhalten am besten geeignet ist.

Obwohl sie in der Lage sind, das zu verfolgende Verhalten richtig zu begründen, haben sie in der Praxis Schwierigkeiten, diese Verhaltensweisen auszuführen. Tatsächlich tendieren sie im täglichen Leben dazu, Handlungen auszuführen, die sofortige Befriedigung mit sich bringen, obwohl sie die negativen Konsequenzen kennen, die sich auf lange Sicht ergeben können.

Assoziierte Störungen

Die gesammelten Daten über die Auswirkungen der direkten Schädigung der PFC deuten darauf hin, dass diese Region des Gehirns nicht nur mit den Fähigkeiten zum Verständnis der Langzeitfolgen verbunden ist, sondern auch die geistige Fähigkeit einschließt, die sofortige Befriedigung zu verzögern.

In diesem Sinne gibt es jetzt eine reichhaltige Literatur, die darauf abzielt, das Verständnis der Rolle des präfrontalen Kortex bei verschiedenen neurologischen Störungen wie Schizophrenie, bipolarer Störung oder Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung zu verbessern.

Diese drei Psychopathologien wurden mit einer bestimmten Funktionsstörung der Großhirnrinde in Verbindung gebracht, was das Auftreten von Verhaltensänderungen bei Menschen motivieren würde.

Ebenso haben klinische Studien mit Pharmakotherapie begonnen, die gezeigt haben, dass bestimmte Medikamente, wie Guanfacin, die Funktion des präfrontalen Kortex verbessern.

Schließlich wird postuliert, dass auch andere pathologische Zustände wie Depression, hohe Stressreaktionen, Verhaltensweisen und Suizidversuche, Soziopathien oder Drogenabhängigkeit mit dem Funktionieren des PFC in Verbindung gebracht werden können.

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse über diese Hypothesen sind jedoch begrenzt und weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Rolle des PFC bei dieser Art von psychopathologischen Veränderungen zu bestimmen.

Referenzen

1. Jódar, M (Ed) und cols (2014). Neuropsychologie Barcelona, ​​Redaktion UOC.
2. Javier Tirapu Ustárroz et al. (2012). Neuropsychologie des präfrontalen Kortex und exekutive Funktionen. Redaktionelle Viguer.
3. Lapuente, R. (2010). Neuropsychologie Madrid, Plaza Ausgabe.
4. Junqué, C. I Barroso, J (2009). Neuropsychologie Madrid, Hrsg. Synthese.
5. Bryan Kolb, Ian Q. Whishaw (2006): Menschliche Neuropsychologie. Redaktion Panamericana Medizin, Barcelona.
6. Jódar, M (ed). (2005). Sprach- und Gedächtnisstörungen. Redaktionelle UOC.