Fronto-cerebelární disociace - Fronto-cerebellar dissociation

Animace čelního laloku zobrazená červeně

Fronto-cerebelární disociace je odpojení a nezávislá funkce čelní a mozeček regiony mozek. Je charakterizována inhibovanou komunikací mezi oběma oblastmi a je pozorována zejména v případech ADHD, schizofrenie, zneužití alkoholu, a heroin zneužívání. Frontální a cerebelární oblasti výrazně přispívají ke kognitivní výkonnosti, přičemž za výběr reakce na a jsou odpovědné levostranné aktivace. podnět, zatímco aktivace pravého mozečku je zodpovědná za hledání dané reakce na podnět. Levá-přední aktivace se zvyšuje, když existuje mnoho vhodných reakcí na stimul, a aktivace pravého mozečku se zvyšuje, když existuje jediná vhodná reakce na stimul. Osoba s disociovanými frontálními a cerebelárními oblastmi může mít potíže s výběrem odpovědi na podněty nebo potíže se zahájením odpovědi.[1] Fronto-cerebelární disociace může často vést k tomu, že čelní lalok nebo mozeček se stanou aktivnějšími místo méně aktivní oblasti jako kompenzační účinek.[2][3]

Pozadí

Animace malého mozku, zobrazená červeně

Neuroanatomické studie na lidech primáti ukázaly spojení mezi mozečkem a nemotorickými kortikálními oblastmi čelního laloku.[4] Fronto-cerebelární obvody jsou důležité pro procesy, jako je Jazyk, Paměť, a myslel. Pozitronová emisní tomografie prokázal, že když bylo subjektu zobrazeno podstatné jméno a byl požádán, aby uvedl přidružené sloveso, byla aktivace zleva-zepředu a z pravého mozečku větší, než kdyby byla požádána, aby jednoduše řekla podstatné jméno nahlas. Generování přidruženého slova vyžadovalo více fronto-cerebelární koaktivace, což naznačuje rozdíl mezi nimi sémantický vyhledávání a verbální pracovní paměť. Dokončení slova, když bylo představeno stonek slova, mělo navíc za následek větší aktivaci zleva čelně, když bylo stonku mnoho možných dokončení. Aktivace pravého mozečku byla větší, když bylo stonku méně možných dokončení. Tyto výsledky naznačují, že levostranné aktivace korelují s výběrem odpovědi z mnoha možných odpovědí.[1][5]

Cesty

Evokováním a měřením byly identifikovány dvě odlišné fronto-cerebelární dráhy potenciály pole na mozečkovém povrchu krysy. První cesta pochází z podoblasti PrL (prelimbické) mPFC (mediální prefrontální kůra ) a druhá pochází z oblasti M2 (premotorická kůra ). Bylo zjištěno, že cesta z kůry PrL je o 5 milisekund pomalejší než cesta z kůry M2. Tento rozdíl v rychlosti byl součástí důkazů podporujících myšlenku dvou cest nezávislého původu. Navíc větší amplituda odpovědi byly zaznamenány během stimulace PrL, což dále podporuje, že dráhy byly oddělené.[6]

Dráha M2 je zobrazena červeně a pochází z předmotorové kůry. Dráha PrL je zobrazena fialově a pochází z mediální prefrontální kůry

Mozková kůra PrL a kůra M2 se účastní akcí, jako je úprava eyeblink, zahájení a ukončení akce, sledování konfliktů mezi automatickými a dobrovolnými strategiemi chování, pozornost a přímé a nepřímé ovládání pohybu očí. Jsou také zapojeni do ještě vyšších kognitivních funkcí, jako je kódování stimul-výsledek a automatizace opakujících se akcí.[7]

Související podmínky

Zneužití alkoholu

Ve službě dochází ke snížení funkční neurologické konektivity alkohol závislé subjekty, specifické pro fronto-cerebelární obvody. Podobná disociace není vidět mezi prefrontální a premotorickou kůrou, ani mezi nimi temenní kůra a mozeček, ani mezi nimi spánková kůra a mozeček u alkoholiků. U alkoholiků je často snížena glukóza metabolické rychlosti v čelním laloku, nepravidelná glukóza metabolismus v čelní, temenní a mozečkové oblasti nepravidelné koncentrace N-acetyl-aspartát a cholin v mozečku a neobvyklé šedá hmota objem v uzlech fronto-cerebelárních obvodů.[8]

Zneužívání heroinu

Studie naznačují reorganizaci fronto-cerebelárních obvodů a fronto-cerebelární dysfunkci heroin závislé subjekty. V úkolu fMRI „závislí vykazovali inverzní korelaci mezi aktivací mozečku a aktivitou prefrontální kůry. To naznačuje, že když chronický užívání poškozuje prefrontální kůru, zvyšuje se význam malého mozku pro vnější stimulační podněty. Toto poškození fronto-mozečkových obvodů vyvolané drogami může vést k tomu, že mozeček bude hrát větší roli v dlouhodobé emoční paměti, senzibilizace chování a nepružné chování.[9]

ADHD

U zdravých jedinců zprostředkovávají fronto-cerebelární neurální sítě selektivní a trvalou pozornost. Děti a dospělí s poruchou pozornosti s hyperaktivitou (ADHD ) vykazují sníženou funkční konektivitu ve srovnání se zdravými kontrolami v front-cerebelárních sítích. Taková disociace koreluje s charakteristickými funkcemi ADHD, jako je řazení a údržba sady, vyšší úroveň a selektivní pozornost, řízení interference, motorická inhibice, integrace v prostoru a čase, plánování, rozhodování, časová předvídavost a pracovní paměť. U jedinců s ADHD často dochází ke zvýšené mozečkové aktivitě v důsledku kompenzačního účinku souvisejícího se sníženou frontální aktivitou.[2][3]

Schizofrenie

Fronto-cerebelární disociace byla spojena s vyššími kognitivními vadami u jedinců se schizofrenií. Chování jako např anhedonia, neschopnost zažít potěšení z činností, které se obvykle považují za příjemné, a ambivalence, stav současných protichůdných pocitů k osobě nebo věci, jsou oba připisovány fronto-cerebelárním abnormalitám u schizofrenních pacientů.[10] Když dospělí podstoupí kojence vývoj motoru, je charakterizována zvýšenou hustotou šedé hmoty v front-cerebelárních drahách. Schizofrenní jedinci často zpozdili motorický vývoj, což mělo za následek fronto-cerebelární abnormality a v důsledku toho sníženou výkonnou funkci v dospělosti.[11]

Reference

  1. ^ A b Desmond, JE; Gabrieli JD; Glover GH (1998). "Disociace frontální a cerebelární aktivity v kognitivním úkolu: důkazy o rozdílu mezi výběrem a hledáním". NeuroImage. 7 (4): 368–376. doi:10.1006 / nimg.1998.0340. PMID  9626676.
  2. ^ A b Cubillo, Ana; Halari, Rozmin; Smith, Anna; Taylor, Eric; Rubia, Katya (2012). „Přehled fronto-striatálních a fronto-kortikálních abnormalit mozku u dětí a dospělých s poruchou pozornosti s hyperaktivitou (ADHD) a nové důkazy o dysfunkci u dospělých s ADHD během motivace a pozornosti“. Kůra. 48 (2): 194–215. doi:10.1016 / j.cortex.2011.04.007. PMID  21575934.
  3. ^ A b De Zeeuw, Patrick; Weusten, Juliette; Van Dijk, Sarai; Van Belle, Janna; Durston, Sarah (2012). „Deficity v kognitivní kontrole, načasování a citlivost odměn se zdají být v ADHD disociovatelné“. PLOS ONE. 7 (12): e51416. Bibcode:2012PLoSO ... 751416D. doi:10.1371 / journal.pone.0051416. PMC  3517570. PMID  23236497.
  4. ^ Strick, Peter L .; Dum, Richard P .; Fiez, Julie A. (červen 2009). "Mozeček a nemotorická funkce". Roční přehled neurovědy. 32 (1): 413–434. doi:10.1146 / annurev.neuro.31.060407.125606. PMID  19555291.
  5. ^ Hogan, Michael J (2004). „Mozeček v myšlení a jednání: hypotéza stárnutí fronto-mozečku“. Nové myšlenky v psychologii. 22 (2): 97–125. doi:10.1016 / j.newideapsych.2004.09.002.
  6. ^ Krienen, Fenna M; Buckner, Randy L (2009). „Oddělené fronto-mozečkové obvody odhalené vnitřní funkční konektivitou“ (PDF). Mozková kůra. 19 (10): 2485–97. doi:10.1093 / cercor / bhp135. PMC  2742600. PMID  19592571.
  7. ^ Watson, Thomas C. (2009). „Elektrofyziologické mapování nových prefrontálních - cerebelárních drah“. Frontiers in Integrative Neuroscience. 3: 18. doi:10.3389 / neuro.07.018.2009. PMC  2737490. PMID  19738932.
  8. ^ Rogers, Baxter P; Parks, Mitchell H; Nikl, Mark K; Katwal, Santosh B; Martin, Peter R (2012). „Snížená funkčnost končetin mezi mozočky u pacientů s chronickým alkoholem“. Alkoholismus: Klinický a experimentální výzkum. 36 (2): 294–301. doi:10.1111 / j.1530-0277.2011.01614.x. PMC  3268944. PMID  22085135.
  9. ^ Wang, Yarong; Zhu, Jia; Li, Qiang; Li, Wei; Wu, Ning; Zheng, Ying; Chang, Haifeng; Chen, Jiajie; Wang, Wei (2013). „Změněné okruhy Fronto-Striatal a Fronto-Cerebellar u jedinců závislých na heroinu: Studie fMRI v klidovém stavu“. PLOS ONE. 8 (3): e58098. Bibcode:2013PLoSO ... 858098W. doi:10.1371 / journal.pone.0058098. PMC  3590175. PMID  23483978.
  10. ^ Park, Kyung-Min; Kim, Jae-Jin; Seok, Jeong Ho; Chun, Ji Won; Park, Hae-Jeong; Lee, Jong Doo (2009). „Anhedonie a ambivalence u schizofrenních pacientů s chronicko-mozkovými metabolickými abnormalitami: studie pozitronové emisní tomografie na bázi fluor-D-glukózy“. Psychiatrické vyšetřování. 6 (2): 72–7. doi:10.4306 / pi.2009.6.2.72. PMC  2796050. PMID  20046378.
  11. ^ Ridler, K; Veijola, J. M; Tanskanen, P; Miettunen, J; Chitnis, X; Suckling, J; Murray, G. K.; Haapea, M; Jones, P. B; Isohanni, M. K; Bullmore, E. T (2006). „Fronto-cerebelární systémy jsou spojeny s motorem dítěte a výkonnými funkcemi u dospělých u zdravých dospělých, ale ne u schizofrenie.“. Sborník Národní akademie věd. 103 (42): 15651–6. Bibcode:2006PNAS..10315651R. doi:10.1073 / pnas.0602639103. PMC  1636802. PMID  17028177.