PRÄFRONTALER KORTEX: ANATOMIE, FUNKTIONEN UND VERLETZUNGEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Der präfrontale Kortex , auch als präfrontaler Kortex bekannt, ist eine Region des Gehirns, die sich im vorderen Teil der Frontallappen befindet. Insbesondere befindet sich diese Struktur vor den motorischen und vormotorischen Bereichen der frontalen Kortikalis, was zu einer Basisregion für die Planung kognitiv ausgearbeiteter Verhaltensweisen führt.

Neuere Forschungen haben den präfrontalen Kortex mit Aktivitäten wie dem Ausdruck von Persönlichkeit, Entscheidungsprozessen und der Angemessenheit eines angemessenen sozialen Verhaltens zu jeder Zeit verknüpft.

Präfrontaler Kortex (rot)

Somit ist diese Region des Gehirns eine der Grundstrukturen, die die Eigenschaften des menschlichen Verhaltens sowie die Ausführung der komplexesten Aktivitäten bestimmen.

Dieser Artikel beschreibt die Hauptmerkmale des präfrontalen Kortex. Die wichtigsten Theorien über diese Gehirnregion sowie die von ihr durchgeführten Aktivitäten und die damit verbundenen Störungen werden diskutiert.

Eigenschaften des präfrontalen Kortex

Der präfrontale Kortex ist eine Region des Gehirns, die ungefähr 30% der Großhirnrinde ausmacht. Diese Struktur befindet sich in der Frontalregion des Gehirns, dh in dem Bereich, der sich in der Stirn befindet, und bildet den vorderen Teil der Frontallappen des Gehirns.

Insbesondere liegt der präfrontale Kortex direkt vor zwei anderen wichtigen Bereichen des Frontallappens: dem motorischen Kortex und dem vormotorischen Kortex. Derzeit gibt es drei Hauptmethoden, um den präfrontalen Kortex zu definieren. Diese sind:

1. Wie die körnige frontale Kortikalis.
2. Als Projektionszone des Mittelkerns des Thalamus.
3. Als Teil der Frontalrinde, dessen elektrische Stimulation keine Bewegungen verursacht.

Der präfrontale Kortex kann von anderen Bereichen des Frontallappens durch seine zelluläre Zusammensetzung, seine dopaminerge Innervation und seinen Thalamus-Input unterschieden werden. Auf diese Weise bildet es heute eine gut etablierte und abgegrenzte Region.

Frontallappen

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

Somit bildet der präfrontale Kortex eine Reihe von neokortikalen Bereichen, die Projektionen von praktisch allen sensorischen und motorischen kortikalen Systemen und vielen subkortikalen Strukturen senden und empfangen, und ist eine grundlegende Region für die Entwicklung von Verhalten und Persönlichkeit.

Illustration des präfrontalen Kortex

In diesem Sinne stellten Miller und Cohen fest, dass der präfrontale Kortex keine kritische Struktur für die Leistung einfacher oder automatischer Verhaltensweisen ist, die nicht auf neue Situationen verallgemeinert sind.

Im Gegenteil, der präfrontale Kortex ist wichtig bei Aktivitäten, die eine Top-Down-Verarbeitung erfordern, dh wenn das Verhalten von internen Zuständen geleitet werden muss oder wenn soziale und ökologische Elemente verwendet werden müssen, die das Verhalten bestimmen.

Anatomie

Unterteilungen des präfrontalen Kortex

Der präfrontale Kortex wurde durch seine Cytoarchitektur durch das Vorhandensein einer körnigen Schicht definiert, die der vierten Schicht der Großhirnrinde entspricht.

Derzeit ist nicht ganz klar, wer dieses Kriterium als erstes zur Unterscheidung des präfrontalen Kortex herangezogen hat. Viele der wegweisenden Forscher in der Gehirn-Cytoarchitektur beschränkten den präfrontalen Begriff auf eine viel kleinere Region.

1935 verwendete Carlyle Jacobsen jedoch den Begriff präfrontaler Kortex, um die körnigen präfrontalen Bereiche von den nicht körnigen motorischen und vormotorischen Bereichen des Frontallappens zu unterscheiden.

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

Brodmann-Gebiete

Andererseits ist der präfrontale Kortex nach den Arbeiten von Rose und Woolsey eine Projektionszone für die Kerne des Thalamus. Diese Autoren zeigten, dass bei Nicht-Primaten-Tieren (die keinen präfrontalen Kortex haben) diese Strukturen in verschiedene Regionen projizieren. Insbesondere in Richtung der vorderen und ventralen Bereiche.

Ebenso gibt es derzeit Studien, die gezeigt haben, dass die Projektionen des mediodorsalen Kerns des Thalamus bei Primaten nicht auf den präfrontalen Kortex beschränkt sind, sondern auch zu anderen Hirnstrukturen wandern könnten.

Schließlich ist der präfrontale Kortex heute auch als der Bereich des frontalen Kortex bekannt, dessen elektrische Stimulation keine beobachtbaren Bewegungen hervorruft. Diese Definition ist jedoch umstritten, da das Fehlen beobachtbarer Bewegungen nach elektrischer Stimulation auch in nichtkörnigen Regionen des Kortex beobachtet werden kann.

Eigenschaften

Der präfrontale Kortex ist eine Struktur, die stark mit einem Großteil des Gehirns verbunden ist. Im Inneren sind zahlreiche Verbindungen zu anderen kortikalen und subkortikalen Regionen zu erkennen.

Der dorsale präfrontale Kortex ist insbesondere mit Gehirnregionen verbunden, die an Prozessen wie Aufmerksamkeit, Kognition und Aktion beteiligt sind. Stattdessen verbindet sich der ventrale präfrontale Kortex mit Gehirnstrukturen, die mit Emotionsprozessen zusammenhängen und daran beteiligt sind.

Schließlich sollte berücksichtigt werden, dass der präfrontale Kortex Informationen von den Erregungssystemen des Hirnstamms erhält und seine Funktion insbesondere von seiner neurochemischen Umgebung abhängt.

Hirnstamm (orange)

Generell besteht derzeit ein hoher wissenschaftlicher Konsens darüber, dass der präfrontale Kortex eine Region des Gehirns ist, die hauptsächlich an der Planung kognitiv komplexer Verhaltensweisen beteiligt ist.

Diese Art von Funktionen impliziert die Ausführung von Aktivitäten wie den Ausdruck der Persönlichkeit, die Entwicklung von Entscheidungsprozessen oder die Anpassung des Verhaltens an die jederzeit auftretenden sozialen Situationen.

Somit ist der präfrontale Kortex eine grundlegende Region, um Gedanken und Handlungen in Übereinstimmung mit internen Zielen und erworbenem Wissen zu koordinieren.

Um die Funktionalität des präfrontalen Kortex zu bestimmen, wurde der medizinische Begriff Executive Function entwickelt. Diese Art von Funktion bezieht sich auf die Fähigkeit, zwischen widersprüchlichen Gedanken zu unterscheiden, moralische Urteile zu fällen, Konsequenzen vorherzusagen usw.

Aktivität des präfrontalen Kortex

Derzeit gibt es viele Theorien, die versuchen zu definieren, wie der präfrontale Kortex durch exekutive Funktionen funktioniert.

In diesem Sinne ist der präfrontale Kortex eine funktionell sehr schwer zu analysierende und zu untersuchende Region, da er mehrere Verbindungen zu praktisch allen Strukturen des Gehirns aufweist.

Über den Mechanismus hinaus, den es darstellen kann, ist die Art der Aktivitäten, die es ausführt, derzeit gut beschrieben. Die Aktivität des präfrontalen Kortex fällt auf sogenannte Exekutivfunktionen und ist durch die Durchführung der folgenden Aktionen gekennzeichnet:

1. Entwicklung von Kapazitäten zur Formulierung von Zielen und Entwurfsplänen.
2. Entwicklung von Befugnissen in Planungsprozessen und Strategien zur Erreichung von Zielen.
3. Ausführung von Fähigkeiten, die an der Ausführung der Pläne beteiligt sind.
4. Anerkennung der durch das Verhalten erzielten Leistung und der Notwendigkeit, die Aktivität zu ändern, zu stoppen und neue Aktionspläne zu erstellen.
5. Hemmung unangemessener Reaktionen.
6. Verhaltensauswahlprozess und seine Organisation in Raum und Zeit.
7. Entwicklung kognitiver Flexibilität bei Überwachungsstrategien.
8. Überwachung von Verhaltensweisen basierend auf motivationalen und affektiven Zuständen.
9. Überwachung von Verhaltensweisen basierend auf den Besonderheiten des Kontexts zu jeder Zeit.
10. Entscheidung fällen.

Präfrontaler Kortex und exekutive Funktionen

MRT des Gehirns

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

Die Exekutivfunktion 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 Notizblocks".

Das Konzept der Exekutivfunktion des präfrontalen Kortex umfasst daher die Entwicklung kognitiver Reaktionen auf komplexe oder schwer zu lösende Probleme.

Aktuelle Studien legen nahe, dass vergangene Erfahrungen im präfrontalen Kortex 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 geben würde, zu argumentieren und Wissen und Erfahrungen aus der Vergangenheit zu nutzen, um das Verhalten zu modulieren.

Insbesondere beschreiben die Arbeiten von Goldman-Rakin diese Art von Funktionen als die Art und Weise, wie Repräsentationswissen verwendet werden kann, um Gedanken, Handlungen und Emotionen intelligent zu führen.

Exekutivfunktionen wären ein Prozess, der die Fähigkeit hervorrufen würde, Gedanken, Verhaltensweisen und Empfindungen zu hemmen, die als unangemessen angesehen werden.

Theorien der Exekutivfunktionen

Gegenwärtig gibt es viele verschiedene Theorien, die versuchen, die spezifische Funktionsweise dieser Aktivität zu erklären, die vom präfrontalen Kortex ausgeführt wird. Einer von ihnen postuliert, dass das Arbeitsgedächtnis ein grundlegender Teil des Prozesses der Aufmerksamkeit und Verhaltenshemmung sein würde.

Insbesondere können Sie im Arbeitsspeicher die neu erfassten Informationen aufbewahren und einige Sekunden lang im Gedächtnis der Person aufbewahren. Die Anpassung dieser Informationen an das Vorwissen könnte der Prozess sein, der zu exekutiven Funktionen führte und die Aktivität des präfrontalen Kortex bestimmte.

Andererseits 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 der präfrontale Kortex als Filtermechanismus auf hoher Ebene fungieren würde, der zielgerichtete Aktivierungen begünstigen und möglicherweise irrelevante Aktivierungen hemmen würde.

Schließlich schlugen Miller und Cohen eine integrative Theorie der Funktionsweise des präfrontalen Kortex vor. In dieser Theorie wird die Theorie aufgestellt, dass kognitive Kontrolle aus der aktiven Aufrechterhaltung von Aktivitätsmustern im präfrontalen Kortex resultiert, die darauf abzielen, Darstellungen der zu erreichenden Ziele und der dazu erforderlichen Mittel zu erstellen.

Läsionen im präfrontalen Kortex

Phineas Gage

Der erste Befund über Läsionen im präfrontalen Kortex wurde durch die Dokumentation des berühmten Falls von Phineas Gage gemacht, einem Eisenbahner, der nach einem Unfall eine schwere Verletzung des Frontallappens des Gehirns erlitt.

Durch Hirnschäden, die den präfrontalen Kortex kritisch betrafen, behielt Phineas sein Gedächtnis, seine Sprache und seine motorischen Fähigkeiten. Seine Persönlichkeitsmerkmale änderten sich jedoch nach dem Unfall radikal.

Tatsächlich machte ihn der Schaden im präfrontalen Kortex gereizt, ungeduldig und mit hohen Defiziten in sozialen und zwischenmenschlichen Beziehungen.

In der Folge haben andere Studien mit Patienten mit präfrontalen Schäden gezeigt, dass Menschen in der Lage sind, das unter bestimmten Umständen am besten geeignete soziale Verhalten korrekt zu verbalisieren.

Obwohl sie in der Lage sind, das zu befolgende Verhalten richtig zu begründen, haben sie in der Praxis Schwierigkeiten, dieses Verhalten auszuführen. Tatsächlich neigen sie im Alltag dazu, Handlungen auszuführen, die sofortige Befriedigung bringen, obwohl sie die negativen Konsequenzen kennen, die sie langfristig tragen können.

Assoziierte Störungen

Die gesammelten Daten zu den Auswirkungen einer direkten Schädigung des präfrontalen Kortex zeigen, dass diese Region des Gehirns nicht nur mit der Fähigkeit zusammenhängt, die langfristigen Folgen zu verstehen, sondern auch mit der geistigen Fähigkeit, die sofortige Befriedigung zu verzögern .

Heute gibt es 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, eine Tatsache, die das Auftreten von Verhaltensänderungen bei Menschen motivieren würde.

Ebenso wurden jetzt klinische Studien mit Pharmakotherapie eingeleitet, in denen festgestellt wurde, dass bestimmte Arzneimittel wie Guanfacin die Funktion des präfrontalen Kortex verbessern.

Schließlich wird postuliert, dass andere pathologische Zustände wie Depressionen, erhöhte Stressreaktionen, Verhaltensweisen und Selbstmordversuche, Soziopathien oder Drogenabhängigkeiten ebenfalls mit der Funktion des präfrontalen Kortex zusammenhängen könnten.

Die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu diesen Hypothesen sind jedoch begrenzt, und weitere Untersuchungen sind erforderlich, um die Rolle des präfrontalen Kortex bei diesen Arten von psychopathologischen Störungen zu bestimmen.

Verweise

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