discussie

de resultaten van ons fMRI-experiment komen over het algemeen overeen met die van de voorafgaande PET-studie (15), waarbij dezelfde twee taken (I.E. ICC en ECC) werden gebruikt bij tien mannelijke proefpersonen. Met betrekking tot de MPFC, werd een verhoging van de activiteit in anterior cingulate cortex (BA 32), die zich in mediale prefrontale cortex (BA 9) uitstrekken, in hun studie gevonden. In onze studie, echter, de responsen in dorsale MPFC die ICC onderscheiden van ECC waren grotendeels beperkt tot de mediale uitbreidingen van Brodmann gebieden 8, 9, en 10, met slechts beperkte betrokkenheid van aangrenzende anterior cingulate (Fig. 3). De duidelijkere definitie van deze gebieden kan verband houden met het gebruik van magnetische resonantie beeldvorming met zijn hogere ruimtelijke resolutie in vergelijking met PET en het toegenomen statistische vermogen dat wordt verleend door een veel groter aantal proefpersonen (24 tegenover 10). Onze gegevens wijzen op de mogelijkheid van meer dan één gebied met verhoogde activiteit in Brodmann-gebieden 8, 9 en 10 (Tabel 1, ICC > ECC).

Het is belangrijk te benadrukken dat de toevoeging van een eenvoudige basisvoorwaarde, in ons geval visuele fixatie, significante aanvullende informatie opleverde over veranderingen die zich in andere gebieden binnen MPFC voordeden met dezelfde actieve taakomstandigheden die niet konden worden geïdentificeerd in het voorafgaande onderzoek (15). Dorsaal werd een verhoogde activiteit waargenomen in de nabijheid van het anterieure cingulaat, gelijk in beide taken (Fig. 2). Deze activiteit leek in grote lijnen de aangrenzende pre-SMA en SMA te omvatten die in overeenstemming zijn met de motorische activiteiten die verband houden met de taakuitvoering (38) en de bijbehorende aandachtseisen (39). Bij deze verhogingen van dorsale MPFC waren dalingen van ventrale MPFC in beide taakomstandigheden (Fig. 4).

andere hebben functionele verschillen tussen dorsale en ventrale MPFC (bijv. refs. 4, 3, 9 en 40). Hoewel de meeste onderzoekers deze gebieden apart hebben benaderd, nodigen onze experimentele gegevens uit om ze samen te overwegen.

bij het overwegen van een mogelijke functionele interpretatie van onze gegevens, beginnen we met op te merken dat de gebieden van MPFC die taakspecifieke veranderingen vertonen in onze studie behoren tot de gebieden die prominent gezien worden om hun activiteit te verminderen in een breed scala van cognitieve activeringsparadigma ‘ s (1). Onderzoekers zijn deze taakgeïnduceerde afname van regionale hersenactiviteit tegengekomen, zelfs wanneer de controletoestand bestaat uit rustig liggen met gesloten ogen of passief een stimulus bekijken. De consistentie waarmee deze gebieden van de hersenen deelnemen aan taak-geassocieerde neemt af ondanks de grote verscheidenheid aan taken waarmee ze zijn geassocieerd, heeft ons ertoe gebracht te stellen dat er een georganiseerde wijze van hersenfunctie bestaat die een actieve standaardtoestand is waarvan de functies worden verzwakt tijdens specifiek doelgericht gedrag (2, 41).

een uniek kenmerk van de standaardstatus we posit (2) is dat het een functioneel significant, langdurig modaal niveau van neuronale activiteit belichaamt. We ontlenen deze definitie aan de opvallend uniforme relatie tussen bloedstroom en zuurstofgebruik die bestaat in de menselijke hersenen in de rust maar wakker staat en omvat die gebieden die regelmatig vertonen dalingen. Onder dergelijke omstandigheden, De discrepanties tussen lokale bloedstroom en zuurstofgebruik die gebieden van zogenaamde activering karakteriseren en leiden tot het vet signaal in fMRI studies (voor overzicht, zie ref. 42) zijn opvallend door hun afwezigheid. Deze uniformiteit stelt voor dat evenwicht is bereikt tussen de lokale metabolische vereisten die nodig zijn om zo ‘ n modaal niveau van neurale activiteit op lange termijn te ondersteunen, en het niveau van de bloedstroom in dat gebied. Wij geloven dat aanwijzingen voor de functionele aard van deze baseline of default status worden onthuld door een overweging van de veranderingen waargenomen in gebieden die deelnemen aan dalingen ten opzichte van deze baseline status (1). In deze mededeling richten we onze discussie op het MPFC.

afname van de activiteit vanuit een passieve controlestaat (bijv., visuele fixatie) in de ventrale MPFC zijn enkele van de meest waargenomen in functionele beeldvormingsstudies (1). In beide van onze taak Staten werden opnieuw significante dalingen waargenomen op dit gebied (Fig. 4). Hoe kan dit worden begrepen gezien wat er op dit moment bekend is over de functionaliteit van deze regio?anatomisch is de ventrale MPFC samengesteld uit cytoarchitectonisch discrete gebieden die een breed scala aan sensorische informatie ontvangen van het lichaam en de externe omgeving via de orbitale prefrontale cortex (43-45) en sterk verbonden zijn met limbische structuren zoals de amygdala, ventrale striatum, hypothalamus, middenhersenperiaqueductale grijze regio, en hersenstam autonome kernen (46-52). Dergelijke anatomische relaties suggereren een rol voor deze mediale gebieden in de integratie van de visceromotorische aspecten van emotionele verwerking met informatie verzameld uit de interne en externe omgevingen. Sommigen hebben dit idee uitgebreid om te suggereren dat de ventrale MPFC een rol speelt in de integratie van emotionele en cognitieve processen door het opnemen van emotionele biasing signalen of markers in besluitvormingsprocessen (53-55). Een verwante suggestie is gedaan dat ventrale MPFC betrokken is bij het reguleren van andere limbische structuren (bijv., amygdala) op basis van de “huidige betekenis” van stimuli (56). Als een uitvloeisel van ons model van een standaard modus van hersenfunctie, zouden we stellen dat deze activiteiten aan de gang zijn, tenzij verzwakt tijdens het uitvoeren van een aandachtig veeleisende cognitieve taak.

in feite is aangetoond dat de vermindering van de activiteit van ventrale MPFC zoals die in deze en andere experimenten (1) wordt waargenomen, vaak voorkomt in de instelling van aandacht-veeleisende cognitieve taakprestaties. Dit is consistent met de observatie dat cognitieve activiteit aspecten van emotionele verwerking kan verzwakken, zoals de ervaring en expressie van nood (57-59).

hoewel onze gegevens geen statistisch significant verschil laten zien in de mate waarin de ventrale MPFC-activiteit in onze twee taken wordt verminderd, is visuele inspectie van de beelden in Fig. 4 (Zie ook Tabel 1) suggereert dat de verlagingen in het ICC minder zijn. Deze observatie heeft ons ertoe gebracht de gegevens van de individuele proefpersonen te bestuderen (afzonderlijk te publiceren), die in dit gebied een grotere variabiliteit aan het licht brachten dan de ECC-taak. Dat het niveau van emotionele verwerking groter zou kunnen zijn in de ICC-taak, althans voor sommige individuen, is intuïtief aantrekkelijk. Dat er op dit gebied minder sprake kan zijn van een afname wanneer emotionele verwerking gelijktijdig plaatsvindt met een aandacht-veeleisende cognitieve taak, is consistent met onze eerdere bevindingen (60); zo is ook de individuele variabiliteit die onder dergelijke omstandigheden wordt gezien (61). Ten slotte kan de individuele variabiliteit in combinatie met een kleine steekproef goed verklaren voor Lane en collega ‘ s (15) die verhoogde activiteit in ventrale MPFC (BA25) in ICC vs.ECC contrast in hun PET-studie opmerken.

hoewel we het frequente optreden van activiteitsreducties in ventrale MPFC hebben opgemerkt, hebben anderen stijgingen gemeld (55). Hier willen wij het belang benadrukken van de controletoestand die in elk beeldvormend onderzoek wordt gebruikt. Onze gegevens illustreren het probleem. Het gebruik van een aandacht-veeleisende controletaak als basislijn, zoals zo vaak wordt gedaan (55), zal waarschijnlijk in verband worden gebracht met activiteitsreducties in ventrale MPFC. Wanneer dit gepaard gaat met een taak van belang, die ook een element van emotionele verwerking omvat (waarbij de term “emotioneel” zeer breed wordt begrepen), zal het verschil tussen de basislijn die door deze controlerende taak wordt vastgesteld en de taak van belang naar alle waarschijnlijkheid als een toename verschijnen. Dit is precies wat we hebben waargenomen in een gebied van MPFC in de vergelijking van de ICC met de ECC taak conditie (zie Fig. 5). De implicaties van deze kwestie zijn elders nader onderzocht (2, 60-63). Dus, wat anderen als een toename melden moet soms beter worden beschouwd als een afname, die nauwkeuriger de lokale taakgerelateerde veranderingen in neurale activiteit weergeeft.

in tegenstelling tot de ventrale MPFC omvatten waargenomen veranderingen in de dorsale MPFC (in het bijzonder BA 8, 9 en 10) zowel verhogingen als verlagingen. Ten minste twee studies, met inbegrip van het huidige experiment en een stemmingsinductiestudie door Pardo en collega ‘ s (12), tonen werkelijke toenames ten opzichte van een passieve basistoestand aan, terwijl een grote metaanalyse (1) consistente dalingen ten opzichte van een passieve basistoestand opmerkte. Andere studies (voor overzicht, zie ref. 14) meestal gaat het om het gebruik van een complexe basistoestand (controletaak), waardoor het onmogelijk is te bepalen of de gerapporteerde stijgingen het gevolg zijn van een vergelijking met een daling veroorzaakt door de uitvoering van de controletaak of een werkelijke toename van de taak van belang. Niettemin lijkt het dynamische activiteitsbereik in BA 8, 9 en 10 zowel stijgingen als dalingen ten opzichte van de basislijn of standaardmodus te omvatten.

het recente rapport en overzicht door Castelli en collega ‘ s (14) vat veel van de functionele beeldvormingsexperimenten samen die een toename van de activiteit in BA 8, 9 en 10 en de aangrenzende paracingulaat sulcus hebben gemeld. De cognitieve processen die in hun overzicht werden behandeld, vielen in twee algemene categorieën. De eerste categorie was het monitoren of rapporteren van de eigen mentale toestanden, zoals zelfgegenereerde gedachten (16) en bedoelde spraak (64), evenals emoties (15). Een uitbreiding van deze laatste categorie omvat stemming-inductie experimenten (10, 12, 65) die over het algemeen betrekking hebben op de herinnering aan persoonlijke affect beladen leven gebeurtenissen. Deze hebben ook een toename van de activiteit op dit gebied aangetoond. Een tweede categorie experimenten die dit gebied betroffen, betrof het toekennen van mentale toestanden aan anderen (14, 66).

op basis van deze beeldvormingsresultaten hebben de Frith ‘ s gepostuleerd dat dorsale “mediale prefrontale regio’ s zich bezighouden met expliciete representaties van toestanden van het zelf.”Onze resultaten (Fig. 3) zijn consistent met deze formulering en suggereren dat de activiteit binnen dorsale MPFC wordt verhoogd wanneer de aandacht specifiek gericht is op zelfreferentiële of introspectief georiënteerde mentale activiteit.

velen hebben opgemerkt dat soortgelijke mentale activiteit spontaan ontstaat wanneer proefpersonen niet actief betrokken zijn bij de verwerking van extern gegenereerde informatie. Discussies over ongecontroleerde zelfreferentiële of introspectief georiënteerde mentale activiteit die optreedt tijdens rustomstandigheden hebben zich grotendeels gericht op de inhoud of het psychologische karakter ervan. Er wordt bijvoorbeeld naar verwezen als ” stimulus onafhankelijke gedachten “(SITs) of dagdromen (67, 68),” taakonafhankelijke beelden en gedachten “(69), en” vrije associatie “of” stroom van bewustzijn ” (70).

Ingvar (18) was de eerste die spontane zelfgegenereerde mentale activiteit van de hersenen in rust toeschrijft aan prefrontale cortex-activiteit. Dit was gebaseerd op zijn ontdekking van een hoge rustende bloedstroom in het prefrontale gebied (17). Een recenter experiment met PET (16) wees uit dat de activiteit in BA 8, 9 en 10 correleerde met het aantal SITs en het hoogst was in de rusttoestand. Dit is in overeenstemming met het feit dat het verhogen van extern gerichte cognitieve belasting vermindert zit evenals activiteit in BA 8, 9, en 10 (1). Dit zou in overeenstemming zijn met de opvatting dat BA 8, 9 en 10 betrokken zijn bij de productie van Sit ‘ s als functie van hun standaardstatus.

functionele beeldvormingsstudies suggereren dus dat BA 8, 9 en 10 noodzakelijk kunnen zijn voor zowel spontane als taakgerelateerde zelfreferentiële of introspectieve mentale activiteit. Laesiestudies van dorsale MPFC (71) (zie ook refs. 72 en 73) en zijn verbindingen (74, 75) bieden ook ondersteuning voor deze hypothese.

we willen benadrukken dat deze spontane activiteit niet alleen “ruis” vertegenwoordigt (62, 63), maar zoals David Ingvar voor het eerst stelde (18, 76), Zou het een continue “simulatie van gedrag” kunnen inhouden, een innerlijke repetitie evenals een optimalisatie van cognitieve en gedragsseriële programma ‘ s voor de toekomst van het individu. Tulving en collega ‘ s hebben dit denken uitgebreid in hun werk over episodisch geheugen en autonoom bewustzijn (voor recente recensie zie ref. 22). We stellen voor dat dorsale MPFC deelneemt aan de verwerking van dergelijke representaties die aspecten van het zelf belichamen, in het bijzonder het tijdelijk uitgebreide “narratieve” (19) of “autobiografische” (20) zelf.

Emerging is een uitgebreide kijk op de neurale instantiatie van het veelzijdige “zelf.”In ons vorige werk (2) hebben we gesuggereerd dat de standaardtoestand van de hersenen functies instantieert die integraal zijn voor het zelf, en beschikbaar of niet beschikbaar zijn voor bewustzijn. Deze omvatten bewaking van de interne en externe omgevingen en enige beoordeling van de ervaring van stimuli voor het individu. Wij geloven dat de ventrale MPFC bijdraagt aan het laatste. Dit is echter duidelijk een zeer onvolledige kijk op het zelf. Zoals Ingvar opmerkte, “de hersenen kunnen geen normaal bewust bewustzijn produceren zonder dat het ‘zelf’ een ’totale’ toegang heeft tot de informatie in de neuronale systemen die de ervaring van een verleden, een heden en een toekomst dienen” (18). Hier geloven wij dat dorsale MPFC bijzonder belangrijk is. We erkennen echter dat de neurale instantiatie van het zelf in al zijn dimensies waarschijnlijk wijd verspreid zal zijn.

ten slotte wordt de vaak waargenomen aanwezigheid van spontane mentale activiteit vaak beschouwd als iets van een “probleem” (bijv. refs. 62 en 63) die moet worden gecontroleerd in functionele beeldvormingsexperimenten. We stellen voor dat een nuttige manier om de studie van een belangrijk concept zoals het zelf te benaderen is om de aard van default state activiteit verder te verkennen.