Den dorsolaterale præfrontale cortex ( forkortet dlPFC ) er en region af den præfrontale cortex i primathjerne . En af de nyligt undersøgte dele af hjernen . Også denne del af hjernen gennemgår en lang modningsperiode, der varer indtil voksenalderen. [1] dlPFC er ikke en anatomisk struktur, men snarere en funktionel. Den er placeret i den menneskelige midterste frontale gyrus (dvs. i den laterale del af Brodmann-området 9 og 46 [2] ). Hos makaker er den placeret omkring hovedsulcus (dvs. i Brodmann-området 46 [3] [4] [5] ). I et studie menes det, at dlPFC anatomisk refererer til felterne 8, 9 og 46 [6] , i et andet 9 og 10 [1] .
dlPFC har forbindelser til den orbitofrontale cortex , såvel som thalamus , dele af de basale ganglier (især den dorsale caudate nucleus ), hippocampus og de primære og sekundære associationsområder af neocortex (inklusive den posteriore temporale, parietale og occipitale regioner [7] [8] ). dlPFC er også endepunktet for den dorsale vej (flow) [9] , som er relateret til, hvordan man interagerer med stimuli.
Vigtige funktioner i dlPFC er eksekutive funktioner såsom arbejdshukommelse , kognitiv fleksibilitet [10] , planlægning , hæmning og abstrakt tænkning [11] . Dog har dCFC ikke eneansvaret for udøvende funktioner. Al kompleks mental aktivitet kræver yderligere kortikale og subkortikale kredsløb, som dlPFC er forbundet med [12] . dlPFC er også den højeste kortikale region involveret i planlægning, organisering og regulering af motorisk aktivitet. [12]
Balancerer dlPFC det andet hovedområde - den ventrale del af den præfrontale cortex, og især dens ventromediale del (vmPFC). [13]
Da dlPFC er sammensat af rumligt selektive neuroner , har denne funktionelle del af hjernen et neuralt kredsløb, der omfatter hele rækken af underfunktioner, der kræves for at udføre en integreret respons, såsom: sensorisk input , korttidshukommelsesretention og motorisk signalering . [14] Historisk set er dlPFC blevet defineret ved dets tilknytning til den øvre temporale cortex , posterior parietal cortex , anterior og posterior cingulate cortex , premotor cortex , retrosplenal cortex og neocerebellum. [1] Disse forbindelser tillader dlPFC at regulere aktiviteten af disse regioner, samt modtage information fra og blive reguleret af disse regioner. [en]
dlPFC er kendt for at være involveret i eksekutive funktioner , som er en generel betegnelse for kontrol af kognitive processer , [15] herunder arbejdshukommelse , kognitiv fleksibilitet , [16] og planlægning . [17] Adskillige opgaver har været meget bemærkelsesværdige i dPFC-forskning, såsom A ikke B - opgaven, den forsinkede responsopgave og objektsøgningsopgaven. [1] Den adfærdsopgave, der er tættest relateret til dPFC, er den forsinkede respons kombineret A ikke B opgave , hvor subjektet skal finde et skjult objekt efter en vis forsinkelse. Denne opgave kræver at holde information i sindet ( arbejdshukommelse ), som betragtes som en af funktionerne i dPFC. [1] Betydningen af dPFC for arbejdshukommelsen er blevet understøttet af undersøgelser i voksne makaker. Læsioner, der ødelagde dlPFC, svækkede makak-ydeevnen i opgave A og B med en forsinket respons, mens læsioner i andre dele af hjernen ikke påvirkede ydeevnen i denne opgave. [en]
dPFC er ikke påkrævet til enkeltelementhukommelse, og beskadigelse af den dorsolaterale præfrontale cortex forringer således ikke genkendelseshukommelsen . [18] Men hvis to elementer skal sammenlignes fra hukommelsen, kræves deltagelse af dlPFC. Personer med beskadiget dPFC kan ikke identificere det billede, de ser efter et stykke tid, når de får mulighed for at vælge mellem to billeder. [18] Desuden mislykkedes disse forsøgspersoner også Wisconsin Card Sorting Test , da de mister den aktuelt korrekte regel af syne og ubønhørligt organiserer deres kort efter den tidligere korrekte regel. [19] Ligeledes er dPFC oftest forbundet med dysfunktion i drivkraft, opmærksomhed og motivation. [tyve]
BeslutningstagningdPFC er involveret i både risikable og moralske beslutninger, når folk skal træffe moralske beslutninger, såsom at allokere begrænsede ressourcer, aktiveres dPFC. [21] Dette område er også aktivt, når omkostningerne og fordelene ved alternativer er af interesse. [22] På samme måde, når der findes alternativer, inducerer dCFC præference for den mest retfærdige løsning og undertrykker fristelsen til at maksimere personlig vinding. [23]
ArbejdshukommelseArbejdshukommelse er et system, der aktivt holder mange stykker midlertidig information i tankerne, hvor de kan manipuleres. dlPFC er også vigtigt for arbejdshukommelsen, [24] et fald i aktivitet på dette område korrelerer med dårlig præstation, når man udfører opgaver på arbejdshukommelsen . [25] Andre områder af hjernen er dog også involveret i arbejdshukommelsen. [26]
Der er løbende debat om, hvorvidt dPFC er specialiseret i en bestemt type arbejdshukommelse, nemlig beregningsmekanismer til at observere og manipulere elementer, eller om den har et bestemt visuelt informationsindhold, der tillader mental repræsentation af rummet. [24]
dlPFC kan også være involveret i handlingen med bedrag og løgn [27] , som menes at undertrykke den normale tilbøjelighed til sandfærdighed. Forskning peger også på, at brugen af TMS på dPFC kan forstyrre en persons evne til at lyve eller fortælle sandheden. [28]
Derudover tyder understøttende beviser på, at DLPFC også kan spille en rolle i konfliktinduceret adfærdstilpasning, såsom når et individ beslutter, hvad det skal gøre, når det står over for modstridende regler. [29] En måde at teste for dette på er Stroop-testen , [30] hvor forsøgspersoner får vist navnet på blækket så hurtigt som muligt. En konflikt opstår, når en blækfarve ikke matcher det udskrevne farvenavn. Under dette eksperiment viste overvågning af forsøgspersoners hjerneaktivitet en markant effekt på dPFC. [30] Aktivering af dPFC korrelerer med adfærdskarakteristika, hvilket tyder på, at dette område understøtter de høje krav til konfliktløsningsopgaven og dermed teoretisk spiller en rolle i etableringen af kontrol. [tredive]
dPFC kan også være relateret til menneskelig intelligens. Men selvom der findes korrelationer mellem dlPFC og menneskelig intelligens, betyder det ikke, at al menneskelig intelligens er en funktion af dPFC. Dette område kan med andre ord anvendes på generel intelligens i bredere forstand, såvel som på meget specifikke roller, men ikke på alle roller. For eksempel indikerer brugen af billeddannelsesundersøgelser såsom PET og fMRI involvering af dPFC i deduktiv , syllogistisk ræsonnement. [31] Især når de udfører handlinger, der kræver syllogistisk ræsonnement, er de venstre dlPFC-områder særligt og konstant aktive. [31]
dPFC kan også være involveret i trusselsangst. I et eksperiment blev deltagerne bedt om at vurdere sig selv som adfærdshæmmede eller ej. Desuden viste de, der vurderede sig selv som adfærdshæmmede, større tonisk (hvilende) aktivitet i højre posterior DLPFC. [32] En sådan aktivitet kan ses ved hjælp af elektroencefalogram ( EEG ) optagelser. Mennesker med hæmmet adfærd er mere tilbøjelige til at opleve følelser af stress og angst, når de står over for en særlig farlig situation. [32] Ifølge en teori kan modtageligheden for angst øges som følge af årvågenhed. Beviser for denne teori omfatter neuroimaging . Undersøgelser, der viser dPFC-aktivitet, når en person er på vagt. [32] Især er det blevet foreslået, at trussel-induceret angst også kan være relateret til en manglende evne til at løse problemer, hvilket fører til usikkerhed. [32] Når en person er usikker, bliver dPFC-regionen mere aktiv. Med andre ord kan en sådan aktivitet spores tilbage til en alarm udløst af en trussel.
Social kognitionBlandt de præfrontale lapper har dlPFC den mindst direkte effekt på social adfærd. dlPFC bidrager til sociale funktioner gennem sin kernespecialisering af eksekutive funktioner, såsom at håndtere vanskelige sociale situationer, [11] antage et socialt perspektiv [8] udlede andres intentioner, undertrykke egoistisk adfærd, [8] [33] og begå til relationer. [8] [34]
Relationer til neurotransmittereFordi dPFC undergår langsigtede ændringer under modning, er en af de ændringer, der er blevet tilskrevet dPFC for tidlig kognitiv præstation, en stigning i niveauet af neurotransmitteren dopamin i dPFC. [1] I undersøgelser, hvor dopaminreceptorer i voksne makaker blev blokeret, blev det observeret, at voksne makaker var mangelfulde i opgave A og ikke B, som om dlPFC var blevet fuldstændigt fjernet. En lignende situation blev observeret, når makakaber blev injiceret med MPTP , hvilket reducerer niveauet af dopamin i dlPFC. [1] Selvom der ikke er udført fysiologiske undersøgelser af involvering af kolinerge virkninger i subkortikale områder, indikerer adfærdsundersøgelser, at neurotransmitteren acetylcholin er vigtig for arbejdshukommelsesfunktionen af dlPFC. [35]
Skizofreni kan til dels skyldes manglende aktivitet i frontallappen. [19] Den dorsolaterale præfrontale cortex er særligt underaktiv, når en person har kronisk skizofreni. Skizofreni er også forbundet med mangel på neurotransmitteren dopamin i frontallappen. [19] Dysfunktioner af dPFC er unikke blandt patienter med skizofreni, fordi de, der er diagnosticeret med depression, har tendens til ikke at have den samme unormale aktivering i dPFC under arbejdshukommelsesopgaver. [25] Arbejdshukommelsen er afhængig af stabiliteten og funktionaliteten af dPFC, så reduceret dPFC-aktivering resulterer i, at patienter med skizofreni klarer sig dårligt på arbejdshukommelsesopgaver. Dårlig ydeevne bidrager til yderligere arbejdshukommelseskapacitetsgrænser, der overstiger dem for normale patienter. [36] Kognitive processer, der i høj grad er forbundet med dPFC, såsom hukommelse, opmærksomhed og højere ordens bearbejdning, er funktioner, der engang forvrænges og bidrager til sygdom. [25]
Sammen med områder af hjernen, såsom det limbiske system , er den dorsolaterale præfrontale cortex stærkt forbundet med svær depressiv lidelse . dlPFC kan bidrage til depression ved at deltage i lidelsen på et følelsesmæssigt plan under undertrykkelsesstadiet. [37] Mens arbejdshukommelsesopgaver normalt ser ud til at aktivere dPFC, korrelerer reduceret gråstofvolumen med reduceret gråstofaktivitet. dlPFC kan også have forbindelser til den ventromediale præfrontale cortex i dets funktioner i depression. [37] Dette kan forklares ved, at dPFC'ens kognitive funktioner også kan omfatte følelser, og de følelsesmæssige effekter af vmPFC'en kan også omfatte selvbevidsthed eller selvrefleksion. Beskadigelse eller beskadigelse af dlPFC kan også føre til øgede symptomer på depression.
Udsættelse for alvorlig stress kan også være forbundet med DLPFC-skader. [38] Især akut stress har en negativ indvirkning på den højere kognitive funktion kendt som arbejdshukommelse , som også er en funktion af DLPFC. [38] I et eksperiment brugte forskere fMRI til at registrere neuronal aktivitet hos raske personer, der udførte opgaver i et stressende miljø. [38] Når forsøgspersoner blev stresset med succes, viste deres neuronale aktivitet et fald i arbejdshukommelsesrelateret aktivitet i dPFC. [38] Disse resultater viser ikke kun vigtigheden af dPFC-regionen i forhold til stress, men antyder også, at dPFC kan spille en rolle i andre psykiatriske lidelser. For eksempel, hos patienter med posttraumatisk stresslidelse , resulterede daglige sessioner med højresidig dorsolateral præfrontal gentagne transkraniel magnetisk stimulering med en frekvens på 10 Hz i mere effektiv terapeutisk stimulering. [39]
Stofbrugsforstyrrelser kan korrelere med dysfunktion af den dorsolaterale præfrontale cortex. [40] Rekreative stofbrugere har vist sig at være mere risikovillige, muligvis på grund af dPFC-dysfunktion. De eksekutive kontrolfunktioner af dPFC hos mennesker, der bruger stoffer til rekreative formål, kan have en sammenhæng, der aftager med risikofaktorende områder såsom den forreste cingulate cortex og insula . [40] Denne svækkede sammenhæng er vist selv hos raske forsøgspersoner, såsom en patient, der fortsatte med at tage risikable beslutninger med et mellemrum mellem deres dlPFC og ølappen. dPFC-læsioner kan føre til uansvarlighed og frihed fra hæmninger [41] og stofbrug kan fremkalde den samme reaktion af parathed eller inspiration til at deltage i vovede aktiviteter.
AlkoholAlkohol forårsager et underskud i funktionen af den præfrontale cortex. [42] Fordi den forreste cingulate cortex hæmmer enhver upassende adfærd ved at behandle information i dPFC-udførelsesnetværket. [42] I en opgave kendt som Cambridge Risk Task havde deltagere i stofbrug lavere aktivering af dPFC. Specifikt på en test relateret til alkoholisme, i en opgave kaldet Fortune Wheel (WOF), viste unge med en familiehistorie af alkoholisme lavere dPFC-aktivering. [40] Unge, der ikke havde familiemedlemmer med en historie med alkoholisme, viste ikke det samme fald i aktivitet.