diskussion

resultaten av vårt fMRI-experiment överensstämmer i allmänhet med de i den tidigare PET-studien (15), som använde samma två uppgifter (dvs. ICC och ECC) hos tio manliga ämnen. När det gäller MPFC hittades en ökning av aktiviteten i anterior cingulate cortex (BA 32), som sträckte sig in i medial prefrontal cortex (BA 9), i deras studie. I vår studie var emellertid svaren i dorsal MPFC som skiljer ICC från ECC till stor del begränsade till mediala förlängningar av Brodmann-områden 8, 9 och 10, med endast begränsad involvering av intilliggande främre cingulat (Fig. 3). Den tydligare definitionen av dessa regioner kan vara relaterad till användningen av magnetisk resonansavbildning med dess högre rumsliga upplösning jämfört med PET och den ökade statistiska effekten som ges av ett mycket större antal ämnen (24 jämfört med 10). Våra data skulle föreslå möjligheten till mer än ett område med ökad aktivitet i Brodmann-områdena 8, 9 och 10 också (Tabell 1, ICC > ECC).

det är viktigt att betona att tillägget av ett enkelt baslinjetillstånd, i vårt fall visuell fixering, gav betydande ytterligare information om förändringar som inträffade i andra områden inom MPFC med samma aktiva uppgiftsförhållanden som inte kunde identifieras i den tidigare studien (15). Dorsalt observerades ökad aktivitet i närheten av det främre cingulatet lika i båda uppgifterna (Fig. 2). Denna aktivitet verkade i stort sett inkludera intilliggande pre – sma och SMA i överensstämmelse med de motoriska aktiviteterna i samband med uppgiftsprestanda (38) och dess tillhörande uppmärksamhetskrav (39). Medföljande dessa ökningar i dorsal MPFC var minskningar i ventral MPFC i båda arbetsförhållandena (Fig. 4).

andra har posited funktionella skillnader mellan dorsal och ventral MPFC (t.ex. refs. 4, 3, 9 och 40). Även om de flesta utredare har närmat sig dessa områden separat, bjuder våra experimentella data in en övervägande av dem tillsammans.

När vi överväger en möjlig funktionell tolkning av våra data börjar vi med att notera att de områden av MPFC som uppvisar uppgiftsspecifika förändringar i vår studie är bland de som tydligt ses för att minska sin aktivitet i en mängd olika kognitiva aktiveringsparadigmer (1). Forskare har stött på dessa uppgiftsinducerade minskningar i regional hjärnaktivitet även när kontrolltillståndet består av att ligga tyst med slutna ögon eller passivt se en stimulans. Konsistensen med vilken dessa områden i hjärnan deltar i uppgiftsrelaterade minskningar trots det stora utbudet av uppgifter som de har associerats med har lett oss till att det finns ett organiserat läge för hjärnfunktion som är ett aktivt standardtillstånd vars funktioner dämpas under specifika målstyrda beteenden (2, 41).

en unik egenskap hos standardtillståndet vi posit (2) är att det förkroppsligar en funktionellt signifikant, långsiktig modal nivå av neuronal aktivitet. Vi härleder denna definition från det påfallande enhetliga förhållandet mellan blodflöde och syreutnyttjande som finns över den mänskliga hjärnan i vilande men vaken tillstånd och inkluderar de områden som regelbundet uppvisar minskningar. Under sådana omständigheter är skillnaderna mellan lokalt blodflöde och syreutnyttjande som karakteriserar områden med så kallad aktivering och leder till BOLD-signalen i fMRI-studier (för granskning, se ref. 42) är iögonfallande av deras frånvaro. Denna enhetlighet antyder att jämvikt har uppnåtts mellan de lokala metaboliska kraven som är nödvändiga för att upprätthålla en sådan långsiktig modal nivå av neural aktivitet och blodflödesnivån i den regionen. Vi tror att ledtrådar till den funktionella karaktären av denna baslinje eller standardtillstånd avslöjas genom en övervägande av de förändringar som observerats i områden som deltar i minskningar från detta baslinjetillstånd (1). I detta meddelande fokuserar vi vår diskussion om MPFC.

minskar i aktivitet från ett passivt kontrolltillstånd (t. ex., visuell fixering) i ventral MPFC är några av de vanligaste observerade i funktionella avbildningsstudier (1). I båda våra uppgiftstillstånd observerades signifikanta minskningar igen i detta område (Fig. 4). Hur kan detta förstås med tanke på vad som för närvarande är känt om funktionaliteten i denna region?

anatomiskt består den ventrala MPFC av cytoarkitektoniskt diskreta områden som får ett brett spektrum av sensorisk information från kroppen och den yttre miljön via orbital prefrontal cortex (43-45) och är starkt sammankopplade med limbiska strukturer såsom amygdala, ventral striatum, hypotalamus, periaqueductal gråregion i mellanhjärnan och autonoma kärnor i hjärnstammen (46-52). Sådana anatomiska förhållanden antyder en roll för dessa mediala områden i integrationen av de visceromotoriska aspekterna av emotionell bearbetning med information som samlats in från de interna och externa miljöerna. Vissa har utvidgat den här tanken för att föreslå att ventral MPFC spelar en roll i integrationen av emotionella och kognitiva processer genom att införliva emotionella förspänningssignaler eller markörer i beslutsprocesser (53-55). Ett relaterat förslag har gjorts att ventral MPFC är involverad i reglering av andra limbiska strukturer (t. ex., amygdala) på grundval av den ”nuvarande betydelsen” av stimuli (56). Som en följd av vår modell av ett standardläge för hjärnfunktion skulle vi säga att dessa aktiviteter pågår om de inte dämpas under utförandet av en uppmärksamt krävande kognitiv uppgift.

det har faktiskt visats att minskningarna av aktiviteten i ventral MPFC som ses i detta och andra experiment (1) ofta förekommer i inställningen av uppmärksamhetskrävande kognitiv arbetsprestanda. Detta överensstämmer med observationen att kognitiv aktivitet kan dämpa aspekter av emotionell bearbetning såsom erfarenhet och uttryck av nöd (57-59).

även om våra data inte avslöjar en statistiskt signifikant skillnad i graden till vilken ventral MPFC-aktivitet reduceras i våra två uppgifter, visuell inspektion av bilderna i Fig. 4 (Se även Tabell 1) tyder på att minskningarna är mindre i ICC. Denna observation fick oss att undersöka data från de enskilda ämnena (publiceras separat), vilket avslöjade större variation i denna region associerad med ICC-uppgiften än ECC-uppgiften. Att nivån på känslomässig bearbetning kan vara större i ICC-uppgiften, åtminstone för vissa individer, är intuitivt tilltalande. Att det kan finnas mindre minskning i detta område när emotionell bearbetning samverkar med en uppmärksamhetskrävande kognitiv uppgift överensstämmer med våra tidigare resultat (60); så är också den individuella variationen sett under sådana omständigheter (61). Slutligen kan individuell variation i kombination med ett litet prov väl redogöra för Lane och kollegor (15) som noterar ökad aktivitet i ventral MPFC (BA25) i ICC vs. ECC-kontrast i deras PET-studie.

Även om vi har noterat den frekventa förekomsten av aktivitetsminskningar i ventral MPFC, har andra rapporterat ökningar (55). Här vill vi betona vikten av kontrolltillståndet som används i någon bildstudie. Våra data illustrerar problemet. Att använda en uppmärksamhetskrävande kontrolluppgift som baslinjen, som så ofta görs (55), kommer sannolikt att associeras med aktivitetsminskningar i ventral MPFC. När detta kombineras med en uppgift av intresse, som också innehåller ett element av emotionell bearbetning (med termen ”emotionell” förstås mycket brett), kommer skillnaden mellan baslinjen som fastställs av denna kontrolluppgift och uppgiften av intresse med all sannolikhet att framstå som en ökning. Detta är precis vad vi observerade i ett område av MPFC i jämförelsen av ICC till ECC-uppgiftsförhållandet (se Fig. 5). Konsekvenserna av denna fråga har undersökts mer ingående någon annanstans (2, 60-63). Således bör det som andra rapporterar som en ökning ibland mer korrekt betraktas som en minskning, vilket mer exakt återspeglar de lokala uppgiftsrelaterade förändringarna i neural aktivitet.

i motsats till ventral MPFC har observerade förändringar i dorsal MPFC (specifikt BA 8, 9 och 10) inkluderat både ökningar och minskningar. Minst två studier, inklusive föreliggande experiment och en stämningsinduktionsstudie av Pardo och kollegor (12), visar sanna ökningar från ett passivt baslinjetillstånd, medan en stor metaanalys (1) noterade konsekventa minskningar från ett passivt baslinjetillstånd. Andra studier (för granskning, se ref. 14) innebär vanligtvis användning av ett komplext baslinjetillstånd (kontrolluppgift), vilket gör det omöjligt att avgöra om de rapporterade ökningarna uppstod från jämförelse med en minskning som orsakats av utförandet av kontrolluppgiften eller en verklig ökning av uppgiften av intresse. Ändå verkar det dynamiska aktivitetsområdet i BA 8, 9 och 10 inkludera både ökningar och minskningar från dess baslinje eller standardläge för drift.

den senaste rapporten och granskningen av Castelli och kollegor (14) sammanfattar många av de funktionella avbildningsexperimenten som har rapporterat ökningar i aktivitet i BA 8, 9 och 10 och den intilliggande paracingulate sulcus. De kognitiva processerna som omfattas av deras granskning föll i två allmänna kategorier. Den första kategorin var övervakning eller rapportering av egna mentala tillstånd, såsom självgenererade tankar (16) och avsett tal (64), liksom känslor (15). En förlängning av den senare kategorin inkluderar humörinduktionsexperiment (10, 12, 65) som i allmänhet har involverat minnet av personliga påverkande livshändelser. Dessa har också visat ökad aktivitet inom detta område. En andra kategori av experiment som engagerar denna region involverade att tillskriva mentala tillstånd till andra (14, 66).

På grundval av dessa avbildningsresultat har Friths postulerat att dorsala ”mediala prefrontala regioner handlar om uttryckliga representationer av självtillstånd.”Våra resultat (Fig. 3) överensstämmer med denna formulering och föreslår att aktivitet inom dorsal MPFC ökas när uppmärksamhet riktas specifikt mot självreferens eller introspektivt orienterad mental aktivitet.

det har noterats av många att liknande mental aktivitet uppstår spontant när ämnen inte är aktivt engagerade i behandlingen av externt genererad information. Diskussioner om okontrollerad självreferens eller introspektivt orienterad mental aktivitet som uppstår under viloförhållanden har till stor del fokuserat på dess innehåll eller psykologiska karaktär. Det har till exempel kallats ”stimulus oberoende tankar” (SITs) eller dagdrömmar (67, 68), ”uppgift orelaterade bilder och tanke” (69), och ”fri association” eller ”ström av medvetande” (70).

Ingvar (18) var den första som tillskriver spontan självgenererad mental aktivitet hos den vilande mänskliga hjärnan till prefrontal cortexaktivitet. Detta baserades på hans upptäckt av ett högt vilande blodflöde i prefrontalområdet (17). Ett nyare experiment med PET (16) indikerade att aktiviteten i BA 8, 9 och 10 korrelerade med antalet SITs och var högst i resten. Detta överensstämmer med det faktum att ökad externt riktad kognitiv belastning minskar SITs såväl som aktivitet i BA 8, 9 och 10 (1). Detta skulle vara förenligt med uppfattningen att BA 8, 9 och 10 är involverade i produktionen av SITs som en funktion av deras standardtillstånd.således skulle funktionella avbildningsstudier föreslå att BA 8, 9 och 10 kan vara nödvändiga för spontan såväl som uppgiftsrelaterad självreferens eller introspektivt orienterad mental aktivitet. Lesionsstudier av dorsal MPFC (71) (se även refs. 72 och 73) och dess anslutningar (74, 75) ger också stöd för denna hypotes.

vi vill betona att denna spontana aktivitet inte bara representerar ” buller ”(62, 63), men som David Ingvar först ställde (18, 76) kan det innebära en kontinuerlig” simulering av beteende”, en inre repetition samt en optimering av kognitiva och beteendemässiga seriella program för individens framtid. Tulving och kollegor har utökat detta tänkande i sitt arbete med episodiskt minne och autonoetiskt medvetande (för ny recension se ref. 22). Vi föreslår att dorsal MPFC deltar i behandlingen av sådana representationer som förkroppsligar aspekter av jaget, särskilt Det temporärt utvidgade ”berättelsen” (19) eller ”självbiografiska” (20) jaget.

Emerging är en utökad bild av den neurala instantiationen av det mångfacetterade ”jaget.”I vårt tidigare arbete (2) har vi föreslagit att hjärnans standardtillstånd instansierar funktioner som är integrerade i jaget och kan vara tillgängliga eller otillgängliga för medvetenhet. Dessa inkluderar övervakning av de interna och externa miljöerna och viss bedömning av stimulans för individen. Vi tror att den ventrala MPFC bidrar till den senare. Men detta representerar uppenbarligen en mycket ofullständig syn på jaget. Som Ingvar noterade, ”hjärnan kan inte producera normal medveten medvetenhet utan att ”jaget” har en ”total” på något sätt samtidig tillgång till informationen i neuronsystemen som underhåller upplevelsen av ett förflutet, en nutid och en framtid ” (18). Här tror vi att dorsal MPFC är särskilt viktigt. Vi inser emellertid att den neurala instantiationen av jaget i alla dess dimensioner sannolikt kommer att distribueras i stor utsträckning.

Slutligen har den ofta observerade närvaron av spontan mental aktivitet ofta betraktats som något av ett ”problem” (t.ex. refs. 62 och 63) som måste kontrolleras i funktionella avbildningsexperiment. Vi föreslår att ett användbart sätt att närma sig studien av ett viktigt begrepp som jaget är att ytterligare undersöka arten av standardstatsaktivitet.