Transcript Document
אונות קדמיות :תפקוד ופתולוגיה ”“Here’s a case for you doctor 2 Adapted from Fuster, J.M., The Prefrontal Cortex: Anatomy, Physiology, and Neuropsychology of the Frontal Lobe, 2nd edition. New York: Raven Press, 1989 אבולוציה של האונות הקדמיות – תפיסה מסורתית - MRIנתונים חדשים בניתוח MRIאין הבדל משמעותי בין בני אדם ל Great apesבגודל היחסי של האונות הקדמיות. 3 מאפייני כלליים של פגיעות באונות הקדמיות קל לפספס אין הפרעות סנסוריות או מוטוריות ביצוע מטלות מעבדה עשוי להיות תקין מבחני אינטליגנציה יכולים להיות תקינים לכן הרבה גידולים באונות הקדמיות מגיעים לגודל ניכר בטרם הגילוי 4 Frontal Falx Meningioma 5 מאפייני כלליים של פגיעות באונות הקדמיות קל לפספס אין הפרעות סנסוריות או מוטוריות ביצוע מטלות מעבדה עשוי להיות תקין מבחני אינטליגנציה יכולים להיות תקינים לכן הרבה גידולים באונות הקדמיות מגיעים לגודל ניכר בטרם הגילוי אבל בסופו של דבר "החיים האמיתיים" משתנים הרגישות לשינויים תלויה באופי העבודה ודרישותיה אולם יש מקרים רבים של נזקים טראומטיים ()Phineas Gage 6 התסמונות הפרונטליות הקנוניות: תסמונת חסר-ניהולית ()dysexecutive syndrome ירידה בתהליכי בקרה קוגניטיבית ירידה בתהליכי בקרת קשב תסמונת "אבולית" חוסר אכפתיות ירידה ביזימה ומוטיבציה ירידה ביצירתיות אפטיה תסמונת של דיסאינהיביציה אימפולסיביות בעיות שיפוט וקבלת החלטות הסתבכויות 7 חלוקה לאזורי מישנה- אנטומיה Dorsolateral PFC DLPFC VLPFC Lateral-Orbital PFC Dorsomedial PFC Ventromedial PFC 8 תפקוד הDLPFC- 9 )The default mode (Mesulam, 2002 התנהגות פרימיטיבית :קשר ישיר וקשיח בין גירוי לתגובה התנהגות אינסטינקטיבית המכוונת באופן בלעדי על ידי הסביבה הפנימית ללא התייחסות לשינויי חיצוני ,למידה או הקשר. סיפוק מיידי. אין חופש בחירה ואין התייחסות לדרכי התנהגות אלטרנטיביות. התייחסות רק ל"כאן ועכשיו". כל דבר נתפס לפי הפשט – "כל מה שנוצץ – זהב הוא" אף כי זו התנהגות המאפיינת בעלי חיים ירודים ,יש סבירות שהיא נשמרת באופן חבוי ( )latentגם במוח של בעלי חיים גבוהים יותר ואף באדם. אולם – במקרים אלו האונות הקדמיות מאפשרות לעבור מעבר להתנהגות זו – To transcend the default mode 10 אונות קדמיות – מערכות בקרה קוגניטיביות בקרה קוגניטיבית בלפחות שלוש רמות: בקרה סנסורית (בחירת התגובה המוטורית המתאימה) – אזורים פרה- מוטוריים לטראליים. בקרת הקשר (בחירת אסוציאציית גירוי-תוגבה המתאימה להקשר) – אזורים אחוריים בDLPFC- בקרה אפיזודית (בחירת התגובות בהתאם לניסיון קודם או ציפיות לעתיד) – האזורים הקדמיים בLPFC D- קשב וזיכרון עבודה שימור מידע לעומת מנגנון בקרה 11 כיצד זיכרון עבודה מאפשר אינטגרציה בזמן? Conjunction זיכרון עבודה התפתחות ארועים בזמן A A B B C C זמן זמן 12 עדויות למעורבות האונות הפרונטאליות בזיכרון עבודה נזק באזורי ( DPFCבקופים) מוריד את הביצוע במטלות של זיכרון עבודה (למשל )delayed responseאך לא במטלות של זיכרון אסוציאטיבי. נוירונים ב DPFCשל קופים מראים פעילות מתמשכת ב .delayed response Fuster & Alexander, Science 1971 ילדים עד גיל שנה אינם מצליחים בPiaget’s Object Permanence - .)out of sight – out of mind( .Test 13 Cellular correlates of Spatial WM רגישות כיוון של נוירונים ב:PFC- מנגנון זיכרון למיקום במרחב; ירי מתמשך בעת המרווח משמר את מיקום המטרה באופן פעיל בזיכרון העבודה. Response Cue 14 “What” and “Where” neurons in the ventrolateral and dorsolateral PFC, respectively מהנוירונים44%-כ הראו רגישות כפולה ואף אינטגרציה (רגישות רבה יותר למיקום של אובייקט .)מטרה הממצאים תומכים בקיום תפקיד כפול של שימור אקטיבי של מידע ואינטגרציה בתוך .LPFC-ה 15 Rao, S.C., Rainer, G., and Miller, E.K. (1997) Integration of what and where in the primate prefrontal lobe cortex. Science 276:821-824. PFC involvement in WM in humans 16 Lateral PFC בחולים עם פגיעה בWM הפרעות ב Digit Span – במיוחד עם הסחהDelayed Response tasks תכנון וביצוע משימה רבת פעולות Coherent Stream of thoughts 17 אונות קדמיות – מערכות בקרה קוגניטיביות בקרה קוגניטיבית בלפחות שלוש רמות: בקרה סנסורית (בחירת התגובה המוטורית המתאימה) – אזורים פרה- מוטוריים לטראליים. בקרת הקשר (בחירת אסוציאציית גירוי-תוגבה המתאימה להקשר) – אזורים אחוריים ב.LPFC- בקרה אפיזודית (בחירת התגובות בהתאם לניסיון קודם או ציפיות לעתיד) – האזורים הקדמיים ב.LPFC- קשב וזיכרון עבודה שימור מידע לעומת מנגנון בקרה עמודות כנגד הסחת דעת -סינון עכבת תגובות לא רלוונטיות קידוד הקשר פרספקטיבה ויחסיות (קידוד זמן האירוע) 18 מעורבות ה PFC-בסינון מידע ומניעת הפרעות הפניית קשב לגירויים בולטים/חדשים וחזרה על התגובות גם כאשר הן לא רלוונטיות יותר כחלק ממצב ה Default mode -אשר גורמים להסחת דעת ופרסברציה. הסחת דעת ב Match-to-sample task בבני אדם ,הדרישה להתעלם מגירוים לא רלוונטיים מפעיל ה- .Anterior Cingulate, MPFC and LPFC 19 Anterior Cingulate Gyrus (ACC) 20 מעורבות ה PFC-בסינון מידע ומניעת הפרעות הפניית קשב לגירויים בולטים/חדשים וחזרה על התגובות גם כאשר הן לא רלוונטיות יותר כחלק ממצב ה Default mode -אשר גורמים להסחת דעת ופרסברציה. הסחת דעת ב Match-to-sample task בבני אדם ,הדרישה להתעלם מגירוים לא רלוונטיים מפעיל ה- .Anterior Cingulate, MPFC and LPFC חולים עם פגיעות פרה-פרונטאליות מופרעים הרבה יותר מחולים עם פגיעות במקומות אחרים מגירויים מסיחים ( Chao & Knight, .)1995 21 Performance in a delayed match-to-sample task 22 העדר דיכוי תגובות לגירוים מסיחים לאחר פגיעה בPFC- 23 קישורים מאזורים הטרומודליים ב PFC-לאזורים הטרומודליים אחרים בקליפת המוח Heteromodal cortex 24 מעורבות ה PFC-בסינון מידע ומניעת הפרעות הפניית קשב לגירויים בולטים/חדשים וחזרה על התגובות גם כאשר הן לא רלוונטיות יותר כחלק ממצב ה Default mode -אשר גורמים להסחת דעת ופרסברציה. הסחת דעת ב Match-to-sample task בבני אדם ,הדרישה להתעלם מגירוים לא רלוונטיים מפעיל הAnterior - .Cingulate, MPFC and LPFC חולים עם פגיעות פרה-פרונטאליות מופרעים הרבה יותר מחולים עם פגיעות במקומות אחרים מגירויים מסיחים (.)Chao & Knight, 1995 ה PFC -מאפשר הצמדות למטרה מיקוד והתעלמות מגירויים מסיחים. פרסברציה ב.go/no-go tasks - Palm-fist-edge Wisconsin Card Sorting Task 25 Wisconsin Card Sorting Test פרסברציה: חוסר יכולת לשנות התנהגות בהתאם להקשר. אך יש גם שגיאות מקריות (לא פרסברטיביות) – הסחה פנימית? חוסר יכולת להתמקד ולהתמיד בתוכנית פעולה? 26 בקרה קוגניטיבית ב – LPFC -חיפוש אחר חידוש ברירת המחדלmore of the same : במצב הנורמאלי :חיפוש חידושים – בסביבה בחשיבה באפשרויות תגובה תגובה לגירויים "חדשים" – באזורים רבים ,כולל בקורטקס פרפרונטלי 27 נוירונים באזור DLPFCמגיבים יותר לגירויים "חדשים" Miller, 2000 28 בחולים זמן צפיה בגירויים חדשים קצר ()Daffner et al., 2003 29 התסמונות הפרונטליות הקנוניות: תסמונת חסר-ניהולית ()dysexecutive syndrome ירידה בתהליכי בקרה קוגניטיבית ירידה בתהליכי בקרת קשב תסמונת "אבולית" חוסר אכפתיות ירידה ביזימה ומוטיבציה ירידה ביצירתיות אפטיה תסמונת של דיסאינהיביציה אימפולסיביות בעיות שיפוט וקבלת החלטות הסתבכויות 30 Dorsolateral PFC DLPFC VMPFC -VLPFC והDMPFC-תפקוד ה Lateral-Orbital PFC Dorsomedial PFC Ventromedial PFC 31 The DMPFC is connected with the paralimbic cortex 32 Paralimbic PFC Connects to limbic and paralimbic cortex, Hypothalamus and to Heteromodal PFC Hypothalamus Temporal Pole, PHC, Insula (Paralimbic) 33 Leucotomy and Lobotomy מחקרים בקופים 1949 ( פרס נובל1935( Egas Moniz 34 התסמונות הפרונטליות הקנוניות: תסמונת חסר-ניהולית ()dysexecutive syndrome ירידה בתהליכי בקרה קוגניטיבית ירידה בתהליכי בקרת קשב תסמונת "אבולית" חוסר אכפתיות ירידה ביזימה ומוטיבציה ירידה ביצירתיות אפטיה תסמונת של דיסאינהיביציה אימפולסיביות בעיות שיפוט וקבלת החלטות הסתבכויות 35 פגיעות אופייניות מס' TBI :1 גידולים :מניננגיומות וגליומות מחלות דגנרטיוויות ()Frontotemporal Dementia 3 6 Phineas Gage-בחזרה ל הנזק המוחי התבטא בעיקר בשינויים ב"אישיות" ולא בתפקוד : הוא הפך ל.“Gage was no longer Gage” :הקוגניטיבי .חסר סבלנות ואימפולסיבי .)גס רוח (בעיקר במובן המיני .חסר התחשבות באחרים .בלתי מתפשר אך בו בזמן לא עקבי .חסר התמדה :אזורי הנזק 3 7 The damage compromised prefrontal cortices in the ventral and inner surface of both hemispheres, but more extensive in the left than in the right and in the anterior than posterior of the frontal region as a whole. The lateral aspects of the prefrontal cortices were spared (Hannah Damasio) ) – Elliot (EVRאפיון נוסף של התסמונת הOFC- גידול ( )meningiomaשהל לצמוח ממש מעל לסינוסים של האף במרכז בין שתי ההמיספרות ולץ על שתי האונות הקדמיות מלמטה-למעלה. בניתוח יחד עם הסרת הגידול הוצאו גם אזורי מוח נרחבים באזורים של VMOFCבשתי ההמיספרות אך הנזק היה הרבה יותר גדול בהמיספרה הימנית לעומת בשמאלית. בכל מבחני המעבדה הבודקים כושר קוגניטיבי או אינטלקטואלי אליוט הצליח (לאחר הניתוח) מעל לממוצע. גם במבחני אישיות (למשל )MMPIאליוט יצא "נורמאלי"! יחד עם זאת חייו של אליוט התדרדרו בדומה לחייו של פינאס גאיג': הוא לא הצליח לחזור לתפקוד תקין בעבודה (סדר קדימויות אבססיביות וכו'). הוא קיבל החלטות מאד לא נבונות בתחום הכלכלי והפסיד את כל הונו. בתחום האישי מערכת הקשרים המשפחתיים התפוררה והוא התגרש. 3 8 פגיעה אורביטופרונטלית בבדיקה הנוירולגית :רק אנוסמיה! פעלתנות יתר ,אימפולסיביות התפרצויות תוקפנות התנהגות לא נאותה הסתבכויות חברתיות ועם החוק חוסר התייחסות לרגשות של אחרים Theory of Mind חוסר יכולת לקבל החלטות (למשל בענייני כספים) התנהגויות אובססיסיות – קומפולסיביות דיסוציאציה בין ידיעת ההתנהגות הנאותה לבין בחירת ההתנהגות בזמן אמת (לא כאשר הנזק נרכש בילדות) ”“Acquired Sociopathy אינטליגנציה ,תפקודים אקזקוטיביים ,זיכרון ,קשב ושפה שמורים -דיס' כפולה עם DLPFC 39 על הקשר בין ה VMOFCוקבלת החלטות: תיאורית הSomatic marker - :Reasoning and deciding מטרת החשיבה הלוגית היא להחליט ,ותהליך ההחלטה הוא בעיקרו כך “We almost never think קבוצתof the מביןpresent, and,( when we do, בחירת it is שהיא אפשריות) תגובות אפשרית תגובה ”only to see what light it throws on our plans for the future תתאים לנסיבות. )Blaise Pascal (1623-1662 סוגי החלטות דיסוציאציה בין החלטות בתחום האישי והחלטות בכל תחום אחר. המגבלות של החלטות "לוגיות" .The somatic marker hypothesisזאת למעשה "תחושת בטן" המתרחשת לפני תחילת חישוב התוחלת של דרכי פעולה שונות: כאשר התוצאה של בחירת דרך פעולה מסוימת איננה טובה יש "תחושה" לא נעימה ,ולהיפך .סמנים גופניים אלו מובעים מתחושת משניות אשר חוברו על ידי למידה קודמת לתוצאות אפשריות (טובות או גרועות של דרכי פעולה שונות או תסריטים שונים). 40 The somatic marker hypothesisהמשך יתרונות "תחושת הבטן": ממקדת קשב בתוצאה (חיובית או שלילית) של אחת האלטרנטיבות ומאפשרת דחייה אן קבלה מיידת של דרך פעולה זו (לרוב דחייה). מאפשרת בחירה מבין פחות אלטרנטיבות ובכך הופכת את תהליך הבחירה על בסיס שיקולי תוחלת לפשוט ויעיל יותר. תחושת בטן לא טובה משמשת כ"פעמון אזהרה"; תחושת בטן טובה הופכת להיות חיזוק מדרבן. פעולה אפקטיבית של סמני גוף מחייבת הכרות "עצמי" ו.ToM- תחושות בטן לא חייבות לפעול ברמת המודעות ויכולת להשתמש במעגלי ” .“as ifבמקרה זה הגוף לא מופעל ממש ,והאזורים ה- somatosensoryמקבלים הוראה מה PFC-וה amygdala-באופן ישיר להתארגן "כאילו" קיבל קלט פרופריוצפטיבי מסוים .מעגלי as ifהם תוצאה של התפתחות ולמידה. 41 תפקיד ה OFC-בצימוד שכר ועונש להתנהגות – Rollsתפקיד :OFCצימוד גמיש של גירויים עם שכר ( )rewardאו עונש OFCמקבל מידע מאזורים סנסוריים ב OFCיש ייצוג על , Primary Reinforcersבמיוחד טעם וריח אבל גם מגע עדין ,כאב ,זכייה והפסד כספי ,הבעות פנים וקול אפקטיביים נוירונים ב OFCמגיבים על פי הערך (חיובי שלילי) של הגירוי ולא על פי זהות הגירוי. עדויות: פעילות נוירונים בודדים (בקוף). העדר חרטה בבני אדם. 42 התסמונות הפרונטליות הקנוניות: תסמונת חסר-ניהולית ()dysexecutive syndrome ירידה בתהליכי בקרה קוגניטיבית ירידה בתהליכי בקרת קשב תסמונת "אבולית" חוסר אכפתיות ירידה ביזימה ומוטיבציה ירידה ביצירתיות אפטיה תסמונת של דיסאינהיביציה אימפולסיביות בעיות שיפוט וקבלת החלטות הסתבכויות 43 THE END 44 )(contusionsחבלות הכרוכות בשטפי דם – 45 Orbito-frontal Contusions מכה מלפנים Temporal pole Olfactory nerve צידית מכה צידית מכה http://www.urmc.rochester.edu/neuroslides/slide133.html 46 מצב כרוני לאחר החבלה Back 47 The Iowa Gambling Task (IGT) 48 IGT and the OFC חולים עם פגיעה ב VMOFC-או ב amygdala-נמשכים לחבילות המסוכנות. 49 שימוש בsomatic marker - חולים עם נזק ל OFCלא מראים SCRמוגבר לפני בחירה מסוכנת ,אך כן אחרי הפסד. חולים עם נזק לאמיגדלה – לא מראים SCRמוגבר בשני המקרים. אחרי הבחירה לפני הבחירה Back 50 נוירונים ב OFCמקדימים לזהות ערך של גירוי Back 51 חרטה -המשימה 52 תוצאות- חרטה In the partial condition, the unobtained outcome corresponds to the unobtained value of the chosen gamble. In the complete condition, it corresponds to the obtained value of the non-chosen gamble Camille et al., Science, 2004 53 Back