Discussione

I risultati del nostro esperimento fMRI sono generalmente coerenti con quelli del precedente studio PET (15), che ha utilizzato gli stessi due compiti (cioè, IC ed ECC) in dieci soggetti maschi. Per quanto riguarda l’MPFC, nel loro studio è stato riscontrato un aumento dell’attività nella corteccia cingolata anteriore (BA 32), che si estende nella corteccia prefrontale mediale (BA 9). Nel nostro studio, tuttavia, le risposte in MPFC dorsale che distinguono IC da ECC sono state in gran parte confinate alle estensioni mediali delle aree di Brodmann 8, 9 e 10, con un coinvolgimento limitato del cingolato anteriore adiacente (Fig. 3). La definizione più chiara di queste regioni può essere correlata all’uso della risonanza magnetica con la sua risoluzione spaziale più elevata rispetto alla PET e l’aumento del potere statistico offerto da un numero molto maggiore di soggetti (24 rispetto a 10). I nostri dati suggerirebbero la possibilità di più di un’area di maggiore attività anche nelle aree 8, 9 e 10 di Brodmann (Tabella 1, di > ECC).

È importante sottolineare che l’aggiunta di una semplice condizione di base, nel nostro caso la fissazione visiva, ha fornito ulteriori informazioni significative sui cambiamenti che si verificano in altre aree all’interno di MPFC utilizzando le stesse condizioni di attività attive che non erano in grado di essere identificate nello studio precedente (15). Dorsalmente, è stata osservata una maggiore attività in prossimità del cingolato anteriore ugualmente in entrambi i compiti (Fig. 2). Questa attività sembrava in linea di massima includere la pre-SMA e la SMA adiacenti coerenti con le attività motorie associate alle prestazioni delle attività (38) e le relative richieste di attenzione associate (39). Accompagnando questi aumenti in MPFC dorsale sono state diminuzioni in MPFC ventrale in entrambe le condizioni di attività (Fig. 4).

Altri hanno postulato differenze funzionali tra MPFC dorsale e ventrale (ad esempio, refs. 4, 3, 9 e 40). Sebbene la maggior parte degli investigatori si sia avvicinata a queste aree separatamente, i nostri dati sperimentali invitano a considerarle insieme.

Nel considerare una possibile interpretazione funzionale dei nostri dati, iniziamo notando che le aree di MPFC che mostrano cambiamenti specifici per attività nel nostro studio sono tra quelle che si vedono chiaramente diminuire la loro attività in un’ampia varietà di paradigmi di attivazione cognitiva (1). I ricercatori hanno riscontrato queste diminuzioni indotte da attività nell’attività cerebrale regionale anche quando lo stato di controllo consiste nel mentire tranquillamente con gli occhi chiusi o nella visione passiva di uno stimolo. La coerenza con cui queste aree del cervello partecipano alle diminuzioni associate alle attività nonostante l’ampia varietà di compiti con cui sono state associate ci ha portato a ipotizzare che esista una modalità organizzata di funzione cerebrale che è uno stato predefinito attivo le cui funzioni sono attenuate durante specifici comportamenti diretti agli obiettivi (2, 41).

Una caratteristica unica dello stato predefinito che poniamo (2) è che incarna un livello modale funzionalmente significativo e a lungo termine dell’attività neuronale. Deriviamo questa definizione dalla relazione sorprendentemente uniforme tra il flusso sanguigno e l’utilizzo dell’ossigeno che esiste attraverso il cervello umano nello stato di riposo ma sveglio e include quelle aree che mostrano regolarmente diminuzioni. In tali circostanze, le discrepanze tra il flusso sanguigno locale e l’utilizzo di ossigeno che caratterizzano le aree della cosiddetta attivazione e portano al segnale GRASSETTO negli studi fMRI (per la revisione, vedere rif. 42) sono evidenti per la loro assenza. Questa uniformità suggerisce che è stato raggiunto un equilibrio tra i requisiti metabolici locali necessari per sostenere un livello modale di attività neurale a lungo termine e il livello del flusso sanguigno in quella regione. Crediamo che gli indizi sulla natura funzionale di questo stato di base o di default siano rivelati attraverso una considerazione dei cambiamenti osservati nelle aree che partecipano alle diminuzioni da questo stato di base (1). In questa comunicazione, concentriamo la nostra discussione sul MPFC.

Diminuisce l’attività da uno stato di controllo passivo (ad es., fissazione visiva) nell’MPFC ventrale sono alcuni dei più frequentemente osservati negli studi di imaging funzionale (1). In entrambi i nostri stati di attività, sono state osservate diminuzioni significative in quest’area (Fig. 4). Come potrebbe essere compreso questo dato ciò che è attualmente noto circa la funzionalità di questa regione?

Anatomicamente, l’MPFC ventrale è composto da aree discrete citoarchitettonicamente che ricevono una vasta gamma di informazioni sensoriali dal corpo e dall’ambiente esterno attraverso la corteccia prefrontale orbitale (43-45) e sono fortemente interconnesse con strutture limbiche come l’amigdala, lo striato ventrale, l’ipotalamo, la regione grigia periaqueduttale del mesencefalo e i nuclei autonomici del tronco cerebrale (46-52). Tali relazioni anatomiche suggeriscono un ruolo per queste aree mediali nell’integrazione degli aspetti visceromotori dell’elaborazione emotiva con le informazioni raccolte dagli ambienti interni ed esterni. Alcuni hanno esteso questa idea per suggerire che l’MPFC ventrale svolge un ruolo nell’integrazione dei processi emotivi e cognitivi incorporando segnali o marcatori di polarizzazione emotiva nei processi decisionali (53-55). Un suggerimento correlato è stato fatto che l’MPFC ventrale è coinvolto nella regolazione di altre strutture limbiche (ad es., amigdala) sulla base del “significato attuale” degli stimoli (56). Come corollario del nostro modello di una modalità predefinita di funzione cerebrale, supponiamo che queste attività siano in corso a meno che non vengano attenuate durante l’esecuzione di un compito cognitivo attentamente impegnativo.

È stato, infatti, dimostrato che le riduzioni dell’attività nell’MPFC ventrale come visto in questo e in altri esperimenti (1) si verificano spesso nell’ambito di prestazioni cognitive impegnative dell’attenzione. Ciò è coerente con l’osservazione che l’attività cognitiva può attenuare aspetti dell’elaborazione emotiva come l’esperienza e l’espressione di angoscia (57-59).

Anche se i nostri dati non rivelano una differenza statisticamente significativa nel grado in cui l’attività ventrale MPFC è ridotta nei nostri due compiti, ispezione visiva delle immagini in Fig. 4 (vedi anche Tabella 1) suggerisce che le riduzioni sono meno nella cpi. Questa osservazione ci ha spinto ad esaminare i dati dei singoli soggetti (da pubblicare separatamente), che hanno rivelato una maggiore variabilità in questa regione associata al compito EC rispetto al compito ECC. Che il livello di elaborazione emotiva potrebbe essere maggiore nel compito IC, almeno per alcuni individui, è intuitivamente attraente. Che ci possa essere meno di una diminuzione in quest’area quando l’elaborazione emotiva si verifica in concomitanza con un compito cognitivo che richiede attenzione è coerente con i nostri risultati precedenti (60); così, anche, è la variabilità individuale vista in tali circostanze (61). Infine, la variabilità individuale accoppiata a un piccolo campione potrebbe spiegare Lane e colleghi (15) che notano un aumento dell’attività in MPFC ventrale (BA25) nel contrasto EC vs. ECC nel loro studio PET.

Sebbene abbiamo notato il frequente verificarsi di riduzioni di attività nell’MPFC ventrale, altri hanno riportato aumenti (55). Qui vogliamo sottolineare l’importanza dello stato di controllo utilizzato in qualsiasi studio di imaging. I nostri dati illustrano il problema. L’impiego di un compito di controllo che richiede attenzione come linea di base, come spesso avviene (55), è probabile che sia associato a riduzioni di attività nell’MPFC ventrale. Quando questo è accoppiato con un compito di interesse, che incorpora anche un elemento di elaborazione emotiva (con il termine “emotivo” inteso in modo molto ampio), la differenza tra la linea di base stabilita da questo compito di controllo e il compito di interesse apparirà, con ogni probabilità, come un aumento. Questo è esattamente ciò che abbiamo osservato in un’area di MPFC nel confronto tra l’task e la condizione di attività ECC (vedi Fig. 5). Le implicazioni di questo problema sono state esplorate in modo più approfondito altrove (2, 60-63). Pertanto, ciò che altri riferiscono come un aumento dovrebbe a volte essere considerato più correttamente come una diminuzione, che riflette più accuratamente i cambiamenti locali legati alle attività nell’attività neurale.

In contrasto con l’MPFC ventrale, i cambiamenti osservati nell’MPFC dorsale (in particolare, BA 8, 9 e 10) hanno incluso sia aumenti che diminuzioni. Almeno due studi, tra cui il presente esperimento e uno studio di induzione dell’umore di Pardo e colleghi (12), dimostrano aumenti reali da uno stato basale passivo, mentre una grande metaanalisi (1) ha rilevato diminuzioni consistenti da uno stato basale passivo. Altri studi (per la revisione, vedi rif. 14) di solito comportano l’uso di uno stato di base complesso (attività di controllo), rendendo così impossibile determinare se gli aumenti segnalati sono nati dal confronto con una diminuzione generata dall’esecuzione del compito di controllo o un vero aumento del compito di interesse. Tuttavia, la gamma dinamica di attività in BA 8, 9 e 10 sembra includere sia aumenti che diminuzioni rispetto alla sua modalità di funzionamento di base o predefinita.

Il recente rapporto e revisione di Castelli e colleghi (14) riassume molti degli esperimenti di imaging funzionale che hanno riportato aumenti di attività in BA 8, 9 e 10 e nel solco paracingolato adiacente. I processi cognitivi trattati nella loro revisione sono stati suddivisi in due categorie generali. La prima categoria era il monitoraggio o la segnalazione dei propri stati mentali, come i pensieri auto-generati (16) e il discorso inteso (64), così come le emozioni (15). Un’estensione di quest’ultima categoria include esperimenti di induzione dell’umore (10, 12, 65) che hanno generalmente coinvolto il ricordo di eventi personali di vita carichi di affetti. Questi hanno dimostrato aumenti di attività anche in questo settore. Una seconda categoria di esperimenti che coinvolgevano questa regione implicava l’attribuzione di stati mentali ad altri (14, 66).

Sulla base di questi risultati di imaging, i Friths hanno postulato che le regioni prefrontali mediali dorsali riguardano rappresentazioni esplicite di stati del sé.”I nostri risultati (Fig. 3) sono coerenti con questa formulazione e suggeriscono che l’attività all’interno di MPFC dorsale è aumentata quando l’attenzione è diretta specificamente verso l’attività mentale autoreferenziale o introspettiva.

È stato notato da molti che un’attività mentale simile sorge spontaneamente quando i soggetti non sono attivamente impegnati nell’elaborazione di informazioni generate esternamente. Le discussioni sull’attività mentale incontrollata autoreferenziale o introspettiva che si verificano durante le condizioni di riposo si sono in gran parte concentrate sul suo contenuto o carattere psicologico. È stato indicato, ad esempio, come” pensieri indipendenti dallo stimolo “(SITs) o sogni ad occhi aperti (67, 68),” immagini e pensieri non correlati al compito “(69) e” libera associazione “o” flusso di coscienza” (70).

Ingvar (18) è stato il primo ad attribuire l’attività mentale spontanea auto-generata del cervello umano a riposo all’attività della corteccia prefrontale. Ciò si basava sulla sua scoperta di un flusso sanguigno ad alto riposo nell’area prefrontale (17). Un esperimento più recente con PET (16) ha indicato che l’attività in BA 8, 9 e 10 era correlata al numero di SITs ed era più alta nella condizione di riposo. Ciò è coerente con il fatto che l’aumento del carico cognitivo diretto esternamente riduce le SEDUTE e l’attività in BA 8, 9 e 10 (1). Ciò sarebbe coerente con l’opinione che BA 8, 9 e 10 siano coinvolti nella produzione di SITS in funzione del loro stato predefinito.

Pertanto, gli studi di imaging funzionale suggerirebbero che BA 8, 9 e 10 potrebbero essere necessari per attività mentali spontanee e correlate alle attività autoreferenziali o orientate in modo introspettivo. Studi sulla lesione di MPFC dorsale (71) (vedi anche rif. 72 e 73) e le sue connessioni (74, 75) forniscono supporto anche per questa ipotesi.

Vorremmo sottolineare che questa attività spontanea non rappresenta semplicemente “rumore” (62, 63), ma come David Ingvar ha ipotizzato per la prima volta (18, 76), potrebbe implicare una continua “simulazione del comportamento”, una prova interiore e un’ottimizzazione dei programmi seriali cognitivi e comportamentali per il futuro dell’individuo. Tulving e colleghi hanno esteso questo pensiero nel loro lavoro sulla memoria episodica e la coscienza autonoetica (per la recente revisione vedi ref. 22). Proporremmo che la dorsale MPFC partecipi all’elaborazione di tali rappresentazioni che incarnano aspetti del sé, in particolare il sé “narrativo” (19) o “autobiografico” (20) temporalmente esteso.

Emerging è una visione espansa dell’istanziazione neurale del “sé multiforme”.” Nel nostro lavoro precedente (2), abbiamo suggerito che lo stato predefinito del cervello istanzia funzioni che sono parte integrante del sé e possono essere disponibili o non disponibili per la consapevolezza. Questi includono la sorveglianza degli ambienti interni ed esterni e una certa valutazione della salienza degli stimoli per l’individuo. Crediamo che l’MPFC ventrale contribuisca a quest’ultimo. Tuttavia, questo ovviamente rappresenta una visione molto incompleta del sé. Come ha osservato Ingvar, “il cervello non può produrre una normale consapevolezza cosciente senza che il” sé” abbia un accesso “totale” in qualche modo simultaneo alle informazioni nei sistemi neuronali che sottomettono l’esperienza di un passato, un presente e un futuro ” (18). Qui crediamo che MPFC dorsale sia particolarmente importante. Riconosciamo, tuttavia, che l’istanziazione neurale del sé in tutte le sue dimensioni è probabile che sia ampiamente distribuita.

Infine, la presenza spesso osservata di attività mentale spontanea è stata spesso considerata come qualcosa di un “problema” (ad esempio, refs. 62 e 63) che deve essere controllato in esperimenti di imaging funzionale. Suggeriamo che un modo utile per avvicinarsi allo studio di un concetto importante come il sé è esplorare ulteriormente la natura dell’attività dello stato predefinito.