IMPORTANT!

Având în vedere situația epidemiologică cu care ne confruntăm, Cel de-Al XXI-lea Congres şi Cea de-a 43-a Conferinţă Naţională de Neurologie şi Psihiatrie a Copilului şi Adolescentului şi Profesiuni Asociate din România cu participare internaţională, programate să se desfășurare în perioada 23-26 septembrie 2020, la Iași vor fi reprogramate pentru anul 2021 cu respectarea reglementările și recomandările autorităților competente cu privire la pandemie.


CONTRIBUȚIA LOBILOR FRONTALI LA CONȘTIINȚĂ CA FILTRU SELECTIV AL JUDECĂȚII RAȚIONALE / NON-RAȚIONALE

Autor: Dan Psatta Mihaela Matei Gabriel Burstein

Raționament: În filogenie, lobii frontali (LFi) reprezintă cel mai înalt nivel de dezvoltare al creierului (au fost ultimii care s-au dezvoltat). Cu toate acestea, funcțiile atribuite acestora de către neurofiziologie (memorie de lucru, emoții, psiho – motricitate) implică, de asemenea, și alte structuri și nu se află în vârful ierarhiei mentale. Scopul acestei lucrări a fost să găsească funcția psihică critică mediată exclusiv de lobii frontali.

Metode: 35 de subiecți (10 normali și 25 patologici) au fost investigați prin EEG, înainte și în timpul executării unor sarcini care implicau judecata rațională și non-rațională/emoțională. Zonele corticale implicate în aceste activități au fost determinate topografic cu ajutorul mapping-ului EEG funcțional de reacție spectrală.

Rezultate: Judecata rațională (explorată prin verificarea semnificației a 15 proverbe) a indus o activare EEG în partea stânga a zonei Wernicke și, în mod tipic, în partea laterală stângă a zonei dorsale prefrontale. Judecata nerațională (emoțională) (explorată prin selecția a zece picturi) a indus o activare EEG în zonele occipitale parietale drepte și mai precis în ambele zone frontale bazale (orbitale). Reacția LFi în cazul sarcinii raționale a fost abolită la subiecții care au dificultăți de judecată, în timp ce zonele posterioare (parietale) de asociere au rămas în mod normal active.

Concluzii: S-a ajuns la concluzia că cele două tipuri de judecată sunt mediate exclusiv de LFi. Conștiința este funcția mentală superioară care acționează ca un filtru cu care se confruntă aceste două mecanisme specifice de selecție, în scopul de a hotărî dacă o acțiune trebuie, sau merită să fie făcută. Astfel, este un lucru cert că erorile de judecată pot să ne modifice deciziile. În acest caz, conexiunile inverse (informațiile de feed-back) cu privire la rezultatul unei acțiuni date, pot fi re-evaluate de către conștiință, fie la nivel emoțional fie la nivel practic.

Cortexul prefrontal atinge cea mai mare dimensiune relativă la om și nu se maturizează complet decât târziu în adolescență (20) (35). Marea majoritate a oamenilor de știință care se ocupă de dilema lobilor frontali (LFi), cazul Phineas Cage, a recunoscut că cortexul frontal reprezintă cel mai înalt nivel din ierarhia corticală a zonelor de mediere a prelucrării mentale a informațiilor. În ciuda acestui fapt comun acceptat, nu există nici un sistem unitar unic pentru descrierea contribuției corespunzătoare a LFi la activitatea psihică/mentală. Am observat că multe dintre funcțiile superioare atribuite lor sunt împărtășite în comun cu alte structuri cerebrale semnificative.

Una dintre cele mai importante funcții atribuite lobilor frontali a fost cea de memorie operativă. Mulți autori au raportat că pacienții cu FLi deteriorați au dificultăți în a asigura viabilitatea memoriei pe termen scurt (MTS)/memoriei de lucru și că unii neuroni ai LFi prezintă o ardere persistentă în timpul perioadei de întârziere impusă de sarcină (3-9) (14) (17). Ceea ce majoritatea acestor autori neglijează este că toate sarcinile memoriei de lucru descrise implică o selecție (alegere) dintre mai multe obiective (soluții), o funcție care este complet diferită de MTS. Se pot găsi în schimb deficite importante ale MTS la om și la animalele cu deficiențe la nivelul hipocamp-ului (18) (22). Investigând înregistrările EEG cu electrozi implantați cronic la mamifere am găsit, în plus, că urmele de memorie eliberate prin stimulare cu lumină intermitentă, folosită ca stimul de pregătire (indicator) într-o sarcină de tip „du-te – nu te du” (apropiere – evitare), se dezvoltă exclusiv în circuitele cognitive talamo – corticale (nu în Hipocamp). Noi am asociat modificarea activității electrice din Hipocamp-ul dorsal (de la theta la activitate rapidă), cu deschiderea / închiderea căilor talamice (de activare) specifice și nespecifice (21) (22) .

Oamenii de știință care au investigat consecințele clinice ale leziunilor LFi tind să prezinte anomaliile comportamentului psihomotor, care separă cele două sindroame canonice (13) (16). Primul sindrom, caracterizat prin pierderea inițiativei și o înclinație spre apatie (orbire emoțională), numit sindromul abulic frontal, a fost asociat cu deteriorarea suprafeței dorsale laterale de LF. Al doilea, numit sindrom dezinhibitor și caracterizat ca „prea multă activitate” (comportament hipomaniacal) a fost asociat cu leziuni orbitale bazale. Această descriere sugerează o segregare între LF de inhibare și funcțiile de excitație. Studiile noastre experimentale (21) (22) au adus dovezi convingătoare că comportamentul psihomotor este mai degrabă încorporat, din nou, în hipocamp. Este adevărat că atât hipocamp-ul dorsal cât și cel ventral au conexiuni anatomice cu zone ale LFs (19). Calea limbică dorsală care trece prin cingulum merge la cortexul orbital – frontal; calea limbică ventrală străbate Capsula Extremă spre cortex – ul frontal dorsal-lateral. Astfel, sindromul frontal-abulic și cel de hipomaniacal pot fi nu numai o consecință a leziunilor LF corespunzătoare, dar și rezultatul întreruperii acestui raport complex.

Alte simptome întâlnite în mod constant în sindroamele LFi constau în schimbări emoționale, cum ar fi hiperactivitatea emoțională a pacienților cu leziuni orbitale – frontale (încă incapabili de a deduce starea mentală sau emoțională a unei alte persoane) sau lipsa de afectivitate a pacienților cu leziuni ale LF dorsal.
Zonele LFi pot modula corelațiile viscerale ale emoțiilor prin conexiunile lor amigdalo-hipotalamice (12), ceea ce nu înseamnă, încă o dată, că funcția lor este limitată la expresia emoțională. Contribuția zonelor LFi la activitatea mentală umană ar trebui să depășească acest nivel de funcție automată/executive.

Examinarea tulburărilor psihice care apar la 100 de pacienți cu focare epileptice corticale (24) (28), a dus la concluzia că partea mentală afectată în mod constant în cazul deteriorării LFi este conștiința. Am definit Conștiința ca fiind cel mai înalt nivel al minții, cea care decide dacă o anumită acțiune planificată trebuie să fie, poate fi sau merită să fie făcută. Complexitatea acestei funcții presupune coordonarea unei multitudini de procese ulterioare care intervin în calea acțiunii, cum ar fi judecata, înțelegerea și luarea deciziilor
precum și existența unor scale de referință individuale în ceea ce privește valorile umane (morale, sociale, ideale). Am descris trei sindroame psihopatologice în LFi epileptici: a) anxios, paranoic, compulsiv, antisocial în cazul focarelor orbitale de bază; b) agitat, hipomaniacal, cu tulburări cognitive, în cazul unor focare sagitale; c) perseverent și confuz în cazul focarelor dorsal – laterale.

Scopul acestei lucrări este de a verifica în continuare relațiile dintre minte / conștiință și cortexul LF. Ne-am propus să găsim modalități adecvate pentru testarea în exclusivitate a tipurilor de judecată raționale și non- raționale formulate mai sus, prin sarcini care să nu implice memoria sau corelările psihomotorii, în scopul de a demonstra că ele sunt mediate exclusiv de LFi. Așadar, am folosit investigarea prin Mapping EEG, la subiecți normali și patologici, pentru detectarea particularităților activării funcționale a creierului.

 

Metode

Subiecții: În acest studiu au fost incluși 35 de subiecți, cu vârsta între 18 și 60 de ani, bărbați și femei. Zece dintre ei au fost persoane normale, fără antecedente patologice cerebrale, 25 au prezentat diferite grade de patologie cerebrală, care afectează funcția LFi. Toți au fost dreptaci și au avut cel puțin 12 ani de școlarizare.

Testarea psihologică: Demersul nostru a fost menit să găsească sarcini psihologice care să evite paradigma de memorie de lucru (sarcina întârziată A care era non B cu expunerea anterioară a situației), precum și implicarea răspunsurilor psihomotorii.

Pentru tipul de judecată rațională am utilizat un set de 15 de proverbe care implică un anumit grad de dificultate. De exemplu: “Iadul e pavat cu intenții bune”. Subiecții au fost rugați sa dea propria lor interpretare acestor proverbe, după zece secunde de gândire.S-a făcut o evaluare a corectitudinii răspunsului, care a fost în cele din urmă transformată într-un scor global.

Pentru testarea judecății emoționale, ne-am bazat în principal pe sentimentele și tendințele personale, ne-am angajat în prezentarea a 10 tablouri, selectate pentru a fi diferite ca structură (culori și stil). Acest tip de judecată subiectivă este cunoscută, de foarte mult timp (“Inima are motivații pe care rațiunea le ignoră”). Subiectul a fost solicitat să observe imaginile simultan timp de un minut, și să aleagă o imagine care i-a plăcut și o imagine pe care o detestă. Sarcina putea oferi unele informații brute despre tendințele de personalitate ale subiectului.

Investigația electrofiziologică: Studiul nostru privind activitatea cerebrală electrică a fost realizată cu ajutorul unei investigații EEG pe 19 de canale (Sistemul Internațional 10-20), cu referire la urechea stângă (impedanța electrozilor aproximativ 5 K ohmi). Subiecții au fost așezați confortabil pe o canapea, într-un mediu liniștit. Înregistrarea EEG a fost realizată în primul rând în repaus, cu ochii închiși, timp de 3 minute. În a doua etapă o înregistrare EEG similară a fost efectuată în timpul uneia din cele două sarcini descrise (Audierea proverbelor cu ochii închiși, inspecția tablourilor cu ochii deschiși). Înregistrarea EEG a fost oprită înainte de a cere subiectului un răspuns la sarcina dată.

Toate prelucrările matematice ulterioare s-au realizat folosind un PC Pentium și propriul nostru program de Mapping EEG (26) (27). Acest pachet software include o mulțime de modificări care permit crearea de hărți EEG caracteristice, atât în condiții de repaus cât și la aplicarea testelor. Principala îmbunătățire pe care am introdus-o în sistemul nostru de prelucrare a EEG a fost “Filtrarea Derivării Sursei”. Cea mai mare problemă în Mapping-ul EEG al înregistrărilor monopolare este contaminarea copleșitoare a traseelor EEG datorate difuziei orizontale existente. Energia totală prezentă într-un țesut biologic este de două feluri: 1)
primară, curentul activ, indusă de fluxul ionic între spații intra și extra- celulare, 2). volumul (curentul pasiv), care reprezintă răspunsul dinamic al mediilor. Numai 10 % din acest curent pătrunde direct pe scalp; 90 % din el suferă o difuzie pe orizontală. Procedura noastră de eliminare a volumului realizat de curenți (debluring) s-a bazat pe un model autoregresiv. Din energia electrică activă a fiecărei surse, calculată după analiza Fourier, am extras puterea medie ponderată a 4-5 surse electrice mai apropiate. Odată ce această contaminare este exclusă, se poate găsi adevărata magnitudinea a energiei locale. Rezultatele noastre au demonstrat rezoluția bună a unei astfel de investigații. Fiecare sursă cumulează activitatea corticală de suprafață în sursă și activitatea electrică profundă a creierului, proiectată la suprafață pe un vector vertical / radial. O facilitate suplimentară a acestui program permite o respingere completă a artefactelor. Transformarea obținută la traseele EEG prin acest procedeu este prezentată în Fig 1.

MONOPOLAR RECORDING

 

 

 

 

 

 

SOURCE DERIVATION

 

 

 

 

 

Figura 1: Efectele Filtrării Derivării Surselor asupra diferențierii topografice a ritmurilor EEG. Înregistrarea este prezentată înainte și după filtrare. Această procedură îmbunătățește rezoluția PowerMapping-ului EEG (în repaus sau la stimulare), precum și calitatea Mapping-ului de tip Potențiale Evocate. Calibrare: Amplitudine 50 uv / cm; Constantă de timp 0.3, filtru de trecere joasă 70 Hz. Rata de eșantionare: 256 Hz.

 

Aceste trasee EEG digitale sunt utilizate în continuare de către program, care realizează interpolarea de potențial și Mapping-ul EEG. Se pot reprezenta hărți cu benzi de frecvență și diferiții coeficienții ai valorilor de potențial. Dintre cele din urmă, vom utiliza, de preferință raportul Delta-Theta/Alpha-Beta, paradoxal relevant atât în cazul anomaliilor EEG (în repaus) cât și în activarea funcțională normală.

În timp, s-au adăugat  multe alte îmbunătățiri acestui program de cartografiere. Printre acestea, menționăm utilizarea scalelor de energie (potențial) stabile (progresive), care fac posibilă o comparație ușoară între diferite hărți, fie transversal (între diferiți subiecți) fie longitudinal (în cadrul aceluiași subiect, la diferite intervale de timp).

A a doua etapă în această anchetă a constat dintr-o procedură de Mapping EEG “funcțional” (25) (30), pe care am numit-o “Mapping de Reacție Spectrală” (MRS). Efectuarea de evaluări de potențial EEG în condiții diferite (procentul de potențial -% – pe stimularea / repaus), se pot observa și localiza efectele unei sarcini funcționale date cu privire la activitatea EEG. Procedura a fost efectuată cu succes, în scopul de a evidenția efectele cerebrale vizuale, auditive, verbale, motorii, stimularea lexicală și așa mai departe (29) (32). În acest studiu vom utiliza MRS pentru a evalua schimbările electrice în activitatea cerebrală indusă de testarea judecății mentale. Modificările de potențial în EEG sunt apreciate în procente; sunt disponibile două scale de referință (una până la 550 %, a doua până la 275 % pe 11 nivele); măsurarea intensității de reacție. Pe aceste scale, procentul de 100% (colorate în albastru)
indică zonele corticale topografice caracterizate prin nici o schimbare a EEG. Creșteri în valoare a acestor procente (colorate în verde, galben, portocaliu, roșu) indică creșterea în potențial a unei activități electrice cerebrale date (delta, theta, alfa, beta), sau de un raport de potențial, în timpul testării psihologice impuse. Analiza statistică a fost făcută în continuare prin reprezentarea grafică mare a mediei (de grup), sau Hărți cu semnificație t.

 

Rezultate

a). Mapping EEG al reacțiilor normale la testarea capacității de judecată.

Figura 2 prezintă două Hărți Medii de Group obținute de însumarea efectelor EEG de judecată rațională și non-rațională (emoțională) la 10 subiecți normali. Acestea reprezintă Mapping-uri de Reacție Spectrală (testare comparativ cu mapping-ul procentului de potențial în starea de relaxare). Se poate observa cu ușurință diferența dintre cele două modele funcționale.

 

 

MAPPING DE GRUP 4788 I.I (m, 40ys)

Fig 2. Mapping EEG de Reacție Spectrală în judecata rațională (proverbe)  emoțională (picturi).  La stânga: Hărți de grup, La dreapta: o hartă individuală.

 

Judecata rațională (logică), care este verbală (ascultarea și interpretarea a 15 proverbe standard) implică, în principal, emisfera stânga. Ar trebui să menționăm că pe Hărțile Mari medii, modificările EEG pot fi mai strict delimitate. Totuși, pe Hartă, zona parietală Wernicke din stânga este vizibil activată. Activarea EEG constă într-o creștere a raportului de potențial Delta – Theta / Alpha – Beta de 225 %. Ea rezultă cu siguranță din eforturile de a înțelege afirmațiile proverbelor primite de către subiect. Apoi, există o propagare a excitației, și apare o activare medie a zonei prefrontale dorsale de 175 %, în care trebuie să fie efectuată selecția soluției. În acest caz, zona Broca nu este implicată, pentru că înregistrările sunt efectuate în perioada de pre-răspuns.

Judecata non-rațională (emoțională), s-a bazat pe alegerea vizuală dintre 10 picturi pe bază de imagini preferate și respinse. Activarea EEG în această situație implică, în principal emisfera dreaptă. Se poate vedea o activare bilaterală a lobilor occipitali, apoi propagarea acesteia spre o zonă parietală centrală dreaptă (adică înțelegerea) și spre partea laterală a ambilor lobi frontali.

Imaginea EEG a activării emoționale obținută la un singur subiect foarte receptiv permite o mai bună înțelegere a procesului. Dificultatea pentru oamenii de rând constă în reprezentarea bidimensională a hărții. Noi trebuie să ținem cont de volumul creierului, de structurile profunde care sunt probabil implicate și de direcția influxului. Se poate observa că, în caz de alegere a picturilor, activarea primară este “atrasă” în chiar zona occipital – parietală. Următorul fapt misterios este bifurcarea căilor excitate, eventual sub-cortical, de la o linie medie (prin pedunculii nucleului talamic median dorsal) spre ambele emisfere. În cele din urmă, considerăm orbitală activarea zonelor laterale extreme ale LF. Ținând seama de faptul că Derivarea Sursei dezvăluie vectori radiali ai generatoarelor profunde, aceasta activare în regiunile pF1 –
F7 și pF2 – F8 trebuie să reflecte starea funcțională a zonelor Frontale bazale / orbitale.

De asemenea, în această imagine se poate observa reacția EEG opusă a zonei dorsale stângi a lobului frontal (medierea judecății raționale) caracterizată printr-o scădere a raportului Delta-Theta/Alpha-Beta, față de cea a zonelor frontale orbitale (medierea judecății emoționale), sugerând eventual antagonismul lor funcțional.

Este posibil ca fiecare dintre cele două zone frontale bazal-laterale să aibă contribuția sa specifică în accepțiunea interioară sau respingerea imaginilor date. Contribuția LF în ambele tipuri de judecată investigate este evidentă pe aceste imagini, deși nu a fost efectuată nici o planificare și nici un răspuns motor.

Delimitarea funcțională accentuată a celor două emisfere demonstrează rezoluția bună a procedurii noastre de Mapping EEG.

b) Răspunsuri patologice demonstrate prin Mapping EEG în Testarea  judecății raționale.

În Fig.3 sunt ilustrate răspunsurile individuale la sarcina de interpretare a proverbelor și efectele patologiei asupra imaginilor corespunzătoare ale EEG de Reacție Spectrală. Ideea a fost de a afla dacă funcția LF și judecata sunt conectate.

Subiect R.M. (bărbat, 36 ani), deși se plangea de dureri de cap, pentru care el s-a adresat medicului, a reușit să dea un număr semnificativ de răspunsuri corecte la testul proverbelor (80 %). Mapping-ul EEG în repaus arată o creștere ușoară difuză de raport de potențial – Delta Theta / Alpha – Beta (0,4-2). Harta obținută în timpul testelor arată în schimb o activare normală clară a zonei Wernicke stângi, propagată în zona prefrontal stângă. Harta Reacției Spectrale demonstrează creșterea puternică (275 %), a raportului din parietalul stâng și cortexul prefrontal, pe testarea comparativ cu respaus.

Subiect D.G. (bărbat, 60 ani), a suferit eliminarea chirurgicală a unei tumori in LF stâng cu șase ani mai devreme de momentul testului. El a suferit trei crize de grand mal, dar statutul său neurologic a fost considerat a fi normală. Mapping-ul EEG de repaus relevă o anomalie gravă spontană a activității din zona stângă a LF (potențial parțial Delta de până la 45 %), care a persistat în timpul testării proverbelor. Performanța lui la sarcină a fost clar scăzută (10 %). Mapping de Reacție Spectrală (compararea potențialului EEG la testare față de repaus) relevă o activare de compensare remarcabilă din emisfera dreaptă, care implică nu doar zona prefrontală din dreapta (200%), dar și zona parietală dreaptă (200 %). Acest transfer funcțional evident nu a putut compensa, cu toate acestea , deficitul psihologic al judecății raționale manifestat de acest pacient.

Fig.3: Mapping EEG al testării judecății raționale (interpretarea proverbelor), în condiții patologice. Cazuri: R.M – dureri de cap; . D.G. – Extirpat tumoare LF stâng; V M. și S.A. – Epilepsie. Pentru explicații vezi textul.

 

Subiect V.M. (bărbat, 47 ani), cu epilepsie, care prezenta aproximativ două crize clonice tonice pe lună (tratat cu fenobarbital și carbamazepină). Mapping-ul EEG la repaus nu era afectat grav (raport Beta Delta Theta / Alpha: 0.4-1.2). El a raportat deficite de memorie pe termen scurt, dar a avut, de asemenea, o performanță extrem de slabă pe sarcina de interpretare proverbe (0 %). Atunci când i s-a cerut să răspundă, el a repetat cu încăpățânare proverbele “ad literam”. Mapping-ul de Reacție Spectrală a arătat o activare corectă a zonei Wernicke stângi (200 %), dar și o activare electrică total absentă din LFi dorsali (100 % , adică nici un răspuns EEG pe testarea față de repaus). Se poate vedea, în schimb, o activare anormal de mare de în partea dreaptă a zonei lobului temporal (150-200 %).

Subiect SA (feminin, 46 ani) de câțiva ani raporta, de asemenea, crize, de data aceasta însoțite de manifestări cu caracter vegetativ: dureri gastrice, sufocare, asociate cu anxietate , în cele din urmă leșin (fără convulsii). Performanța sa în activitatea de interpretare a proverbelor a fost de numai 40 %. Mapping-ul său EEG de repaus pare normal (raport Delta – Theta / Alpha – Beta: 0.4-1.2). La testarea juedcății, Mapping-ul de Reacție Spectrală arată o activare puternică din zona Wernicke stângă (275 %), dar și o abatere a fluxului senzorial de la cursul normal în zona dorsală prefrontaă din stânga, spre zona lateral – bazală (orbitală), LF stâng. În astfel de cazuri presupunem de obicei existența unei hiperexcitabilități focale (31), care se află la originea crizelor generate. Excitabilitatea anormală (frecventă la epileptici) creează , în acest caz, o atracție a fluxului normal de informații în timpul judecății în zonele bazale ale LFi. Se poate presupune că, în astfel de condiții judecata devine preponderent emoțională , ceea ce explică punctajul diminuat al pacientei noastre la performanța rațională.

Aceste cazuri denotă complexitatea tulburărilor de activitate mentală care apar în patologie, dar și posibilitatea de a le înțelege mai bine prin Mapping-ul EEG.

 

Discuții

Astfel, presupunerile formulate în introducere sunt confirmate: 1. Judecata este de două tipuri, și ambele sunt mediate exclusiv de către structurile LF. Primul tip exprimă rațiunea obiectivă , al doilea o motivație subiectivă. 2. Structurile LF sunt activate de către astfel de procese mentale, independent de MTS sau de corelările de activare.

Valoarea Mapping-ului EEG. Această tehnologie este extrem de eficientă în detectarea activității cerebrale. De ce, atunci, este atât de rar folosită pentru a demonstra procesele funcționale în curs de dezvoltare în creier, si RMN (SPECT, PET) este de preferat? (9) (14) (34). Activitatea electrică de asamblare neuronală este mult mai potrivită să funcționeze (sau chiar să fie o expresie funcțională a activității neuronale) decât modificările fluxului sanguin sau decât consumul de glucoză. Mai mult decât atât, aceste metode imagistice nu pot dezvălui dinamica activării corticale, nici nu pot răspunde la problema privind activarea secvențială opusă celei paralele, privind feedback-ul sau procesele de feed-forward. Experiența noastră de lungă durată a arătat că înregistrările EEG în Sistem Internațional 10-20 și interpolarea de potențial pot da rezultate suficient de exacte, nefiind necesar un număr crescut de electrozi de înregistrare (acestea sporesc curenții de interferență). Valoarea imagistică a acestei metode este atestată prin prezentul studiu. Mapping-ul Reacției Spectrale a fost un bun instrument pentru definirea modificărilor EEG funcționale aratând domeniile de implicare maximă în procesul mental, interdependențele lor și eșecul lor funcțional în caz de patologie cerebrală. Am putea distinge mecanismele funcționale implicate în cele două tipuri de alegere (judecată), prin care o persoană își adaptează comportamentul atunci când este expusă la diferite cerințe ale vieții. Într-un studiu comparabil efectuat pe o sarcină tip Du-te / Nu te du de către Babiloni et al. (1), cu un EEG de înaltă rezoluție (46 de canale) și estimarea de suprafață laplaciană, imaginile obținute prin Mapping EEG au fost mai puțin relevante.

Modificările pe care le-am descoperit sunt, în plus, specifice. Într-o lucrare anterioară (30), studiind efectele imagistice ale funcției verbale, am utilizat un set de fraze simple pe care subiecții trebuiau să le “repete”, după o perioadă scurtă de timp. Mapping-ul Reacției Spectrale a evidențiat apoi o activare foarte impresionantă din partea stângă a zonei Broca (la dreptaci), și nu activarea zonei prefrontale dorsale. Acest fapt susține ipoteza că cortexul prefrontal granular este implicat în mod special în mecanismele de judecată rațională.

 

Rolul LFi în activitatea mentală

În opinia noastră, conștiința folosește aceste două tipuri de judecată în scopul de a decide dacă o anumită acțiune trebuie, sau merită să fie făcută. Există mai multe structuri cerebrale care pregătesc acțiunea (activarea coordonată a centrilor motorii) ca răspuns la o cerere de viață. În cooperare directă, centrele LF decid “ce” trebuie făcut, structurile limbice (Hipocamp-ul, ca generator de inițiativă psihomotorie), “când” trebuie făcut, iar zonele asociative parietale (locul de activitate intelectuală) “cum” trebuie să fie făcută o acțiune. Un feedback care exprimă impactul (bun sau rău) pe care faptele noastre îl au în lumea exterioară, se întoarce și este, de asemenea, prelucrat de LFi, și de asemenea, contribuie la conștiință. Shakespeare se plângea de ceea ce se întâmplă atunci când un individ (Hamlet) are conștiința mult prea rațională: “Astfel, conștiința face lași din noi toți” … În general, ne confruntăm, de fapt, cu o conștiință rațională diminuată, fie din cauza unei deteriorări evidente a LFi, fie datorită maturării lor incomplete (ei se maturizează spre vârsta de 21 de ani), și cu un tip rigid, inflexibil de conștiință, manifestată prin predominanța covârșitoare de tip irațional (emoțional) de răspuns. Conform Messulam (16 ): “comportamentul social adecvat și conduita morală sunt dependente de capacitatea de a transcende un punct de vedere egocentric”, cu alte cuvinte, pentru a trece de la judecata emoțională unică, la judecata rațională.

Experimentele noastre au arătat că cele două tipuri de selecție / alegere, procesul de luare a deciziilor, sunt sub-deservite de zone distincte ale LFi. Activarea acestor zone demonstrată prin Mapping EEG, apare chiar și în condiții memorie de lucru redusă sau în absența evidenței de inițiere motorie, atunci când subiecții sunt rugați să găsească soluția unui puzzle. Când acest puzzle a constat în interpretarea unui proverb, activarea EEG a constat, pe Mapping-ul Reacției Spectrale, dintr-un raport accesoriu Delta – Theta / Alpha – Beta în zona de proiecție a cortexului prefrontal dorsal. Judecata afectivă / emoțională ( alegerea picturii ) a indus aceeași rată de îmbunătățire în zonele de proiecție ai ambilor Lfi ai cortexului orbital. Deci, se pare că cele două tipuri de judecată sunt normale, și ambele pot fi perturbate în condiții patologice. Deși cele două tipuri de judecată sunt opuse, ambele par să contribuie la excelența minții umane. Conștiința rațională realizează o mai bună analiză a situației care se cere a fi rezolvată. Conștiința emoțională stimulează imaginația și evoluția artelor.

Când cortexul prefrontal stâng a fost afectat de o tumoră (cazul DG), reacția normală a EEG din partea stângă la interpretarea proverbelor a fost absentă, iar performanța la test a fost concomitent scăzută, în ciuda apariției unei activări compensatoare în zona prefrontală dreaptă. Într-o altă lucrare (15), testarea Reacției Spectrale la muzica clasică (la un subiect cu cultură muzicală), prin Mapping EEG, am găsit o activare caracteristică în zona prefrontală dreaptă, în asociere cu sincronie alfa puternică în stânga, fapt care denotă specializarea acestor zone ale LF în legătură cu funcții verbale, non-verbale. La pacientii cu epilepsie (VM și SA), excitabilitatea crescută a focarelor epileptice (fie temporal sau frontal – orbital) poate induce o abatere de activare funcțională din zona prefrontală stângă; în astfel de condiții, răspunsul zonei dorsale a LF a fost redus considerabil, iar performanța la testul proverbelor a fost diminuată, deși activarea câmpului de asociere în partea posterioară stângă (parietal) a continuat să fie puternică. Acest lucru poate explica “dilema” în ceea ce privește distrugerea LFi: persistența intactă de cunoaștere și inteligență. Tulburările funcționale la pacientii cu probleme ale LFi deranjează doar judecata și conștiința.

Oamenii de știință care analizează sindromul LF (13) (16) (24) (28), au descris o abundență de deficiențe psihologice, atât în cazul traumelor zonelor prefrontal dorsale cât și al celor ale cortexulului bazal și orbital. Toate provin de la perturbarea ignorată a acelorași mecanisme originale ale judecății. Astfel, s-a demonstrat că pacienții cu leziuni corticale prefrontale dorso – laterale devin puerili, neglijenți, glumeți, iresponsabili, incapabili de raționament abstract, de rezolvare de probleme, de comportament secvențial, creativitate, sunt în imposibilitatea de a înțelege contextul într-o situație complexă, pot pierde capacitatea de introspecție și previziune. Pacienții cu leziuni ale cortexului LF bazal, orbital prezintă și ei tulburări de judecată. Investigația noastră asupra epilepticilor a demonstrat că procesul psiho – patologic este complex, în acest caz, pentru că deteriorarea sau deficitul într-o zonă bazală a LF poate induce o hiper – activare pe partea opusă (32). În repaus, atunci când activitatea Delta predomină într-o zonă orbitală, potențialul parțial Beta poate fi îmbunătățit în partea similară opusă. Atacurile de panică apar în unele cazuri, la subiecții mai tineri cu ADHD. Simptomatologia descrisă poate rezulta dintr-un amestec de cauze rezultând din deficit și din iritabilitatea crescută datorată creșterii. Acești pacienți își pierd și flexibilitatea mentală, comportamentul lor devine compulsiv, stereotipic, egocentric, manifestând de multe ori halucinații (de vinovăție sau de urmărire), au tendința spre fanatism, nu înțeleg constrângerile sociale, sunt în măsură să comită acte de agresiune (chiar și crimă), comportament lor fiind adesea considerat psihopat sau sociopat. Din experiența noastră, pacienții cu focare sagitale (pe fața internă a emisferelor) au fost cei care au devenit agitați (hipomaniaci), au avut iluzii de “grandoare” și tulburările cognitive (26).

Încercarea lui Damassio (5) de a atribui moralitate funcției LFi nu este satisfăcătoare; moralitatea nu este o funcție a creierului, ci o scală de referință în comportament, diferită de la un individ la altul. Mai mult decât atât, mecanismele LF nu decid numai cu privire la problemele etice (bine și rău), ci și, de asemenea, cu privire la estetică (frumos – groaznic), axiologie (valoare non – valoare), cogniție (adevărat – fals), cu privire la prognoză (bine – rău) și aspecte practice (util- inutil). Judecata este o funcție a creierului și dispune de zone corticale specifice și de mecanisme distincte ale LF. Diferențele dintre cele două tipuri de judecată pot depinde de o anumită citoarhitectură a regiunilor implicate din LF (7) (19) (20). Zona dorso-laterală prefrontală este una dintre cele mai recente realizări în dezvoltarea creierului; aceasta este o zonă neo-neocorticală. Structura acestui cortex asociativ exclusiv granular este specială, prezintă o tendință de a pierde organizarea columnară. Neuronii sunt dispuși în șase straturi, fiind formate conexiuni succesive (fiecare neuron trimite conexiuni către alți 5000 de neuroni). Acest aranjament special poate susține, în opinia noastră, un tip euristic de judecată: selecția soluției este gradual binară da/nu, prin etape progresive, din ce în ce mai rafinate, (cum ar fi cazul unui joc de șah). Prin urmare, acest tip de judecată este lent și însoțit de îndoială. Cortexul LF orbital este mult mai primitiv. Este non-granular sau disgranular, are doar trei straturi cu densitate celulară mai mică, legături aferente puternice cu centrele emoționale (motivaționale) cum ar fi amigdala și hipotalamusul, un strat piramidal și conexiuni eferente puternice cu zona motorie suplimentară la girum cingulum. Ea are, de asemenea, unele celule de dimensiuni mari, care sunt implicate într-un tip special de memorie (în opinia noastră memoria de idei acumulate în timpul vieții, fie prin educație fie prin experiența personală). Când aceste zone îndeplinesc funcția de luare a deciziilor are un posibil mecanism “algoritmic”, bazat pe algoritmi înnăscuți (idealuri, dorințe) sau dobândiți (religie, ideologie). Acest tip de judecată este puternic motivată, promptă, și are un grad ridicat de certitudine. Desigur, aceste tipuri de judecată au atât dezavantaje cât și calități.

Credem că această abordare a funcției LFi este favorabilă pentru continuarea cercetărilor interacțiunii creier – minte. În prezent, se derulează un număr mare de cercetări științifice pe această temă (2) (5) (10). În cazul în care mecanismele de baza ale judecății, fie că este vorba de cea rațională (logică) sau cea irațională, pot fi studiate în mod imagistic (fie prin electroencefalograf sau prin rezonanță magnetică), aceste proceduri ar putea fi utile într-o mulțime de boli mintale, de la ADHD la schizofrenie.

 

Bibliografie

  1. Babiloni C, Babiloni F, Cappa sf, cicotti F, Del Percio C, Maniusi C, Moretti ov, Rossi s, Sosta K, Rossini pm (2004): Human cortical responses during one-bit short-term memory. A high resolution EEG study on delayed choice reaction time-tasks. Clin. Neurophysiol., 2004, 115, 161-170.
  2. Bechara A (2005): Decision making, impulse control and loss of willpower to resist drugs. Nature, 8, 1458-1263.
  3. Chao LL, Knight RT (1998): Contribution of human prefrontal cortex to delay performance. J. Cogn. Neurosci., 10, 167-177.
  4. Cohen jd, peristein wh, brauer ts, nystrom lf, noll dc, jonides j, smith ee (1997): Temporal dynamics of brain activation during a working memory task. Nature, 386, 604-606.
  5. Damasio A (2010): Self comes to Mind. Constructing the Conscious Brain. Pantheon Books, New York.
  6. D’esposito M, Detre JA, Alsop DE, Shin RK, Atlas S, Rossman M (1995): The neural basis of the central executive system of working memory. Nature, 378, 273-281.
  7. Del Arco A, Mora F (2009): Neurotransmitters and prefrontal cortex – limbic system interactions. Implications for plasticity and psychiatric disorders. J. Neurol. Transm., 116, 941-952.
  8. Diamond A, Goldman Rakic PS (1989) : Comparison of human infants and rhesus monkeys on Piaget’s A- not B task: evidence for dependence on dorso- lateral prefrontal cortex. Exp. Brain Res., 74, 24-40.
  9. Diamond A, O’craven KA, Savoy RI (1998): Dorso-lateral prefrontal cortex contribution to working memory and inhibition as revealed by f MRI. Society for Neuroscience. Abstracts, 24, 1251.
  10. Ernst LU, Pichta MM, Lutz E, et all (2013): Prefrontal activation patterns of automatic and regulated approach-avoidance reactions. A functional near infrared spectroscopy study. Neuropsychologia, 48, 131.
  11. Fuster JM, Alexander GE (1971): Neuron activity related to short-term memory. Science, 193, 652-654.
  12. Goldman PS, Rosvold HE, Vest B, Balkin TW (1971): Analysis of the delayed –alternation deficit produced by dorso-lateral prefrontal lesions in the rhesus monkey. J. of Comp. Physiol. Psychiat, 77, 212-220.
  13. Knight RT, Stuss DT (2002): Prefrontal cortex. The present and the future. In: Principles of Frontal Lobe function. Stuss, D.T.,Knight, RT.(Eds.),Oxford Univ. Press, pp. 8-30.
  14. La Bar KS, Gitelman DR, Parrish TD, Mesulam MM (1999): Neuroanatomic overlap of working memory and spatial attention networks: a functional f.MRI comparison within subjects. NeuroImage, 10, 695-704.
  15. Matei M, Psatta DM, Teutsch W (2005): Cerebral processing of music. Rom.J.Neurol. 43, 67-77.
  16. Messulam MM (2002): The human Frontal Lobes: Transcending the Default Mode through contingent encoding. In: Principles of Frontal Lobe function.. Stuss, D.T.., Knight, RT (Eds). Oxford Univ.Press. pp 8-30.
  17. Moscovitsch M, Vinocur G (2002): The Frontal cortex and working with memory. In: Principles of Frontal Lobe function. Stuss,D.T.,. Knight R.T. (Eds). Oxford Univ. Press, pp. 188-209.
  18. Penfield W, Milner B (1958): Memory deficit produced by bilateral lesions in the hippocampal zone. AMA Arch.Neurol.Psychiat, 74, 475-497.
  19. Petrides M, Pandya DN (2002): Association pathways of the prefrontal cortex and functional observations. In: Principles of Frontal Lobe function. Stuss, D.T., Knight R.T. (Eds). Oxford Univ. Press, pp. 31-50.
  20. Preuss TM (2000): What’s human about the human brain. In: The new cognitive Neurosciences. Gazzaniga, M.S. (Ed). MIT Press, pp. 1219-1234.
  21. Psatta DM (1972): EEG patterns of motivation in cats during approach- avoidance successive differentiation. Rev. roum. Neurol., 9, 229-248.
  22. Psatta DM (1972): EEG patterns of Short Term Memory in cats during approach – avoidance successive differentiation. Rev. roum. Neurol., 9, 244-263.
  23. Psatta DM (1977): Limbic electrical activity in neurotic cats. Its dependency on the cholinergic – adrenergic ratio. Activitas Nervosa Sup., 19, 124-127.
  24. Psatta DM (1977): Personality Disorders in Temporal Lobe and Frontal epilepsy. Rev. roum. Neurol. Psychiat., 15, 301-308.
  25. Psatta DM, Matei M, Burstein G (1988): Deterioration of verbal centers function in aphasics demonstrated by EEG Spectral Reaction Curves. Rev.roum.Neurol.Psychiat, 26, 237-250.
  26. Psatta DM, Jipescu I, Matei M (1990): A personal computer used for Spectral Power EEG Mapping in Source Derivation. Rev. roum. Neurol. Psichiat.: 28, 79-86.
  27. Psatta DM, Matei M, Jipescu I (1990): Contribution of EEG Mapping to diagnosis setting in a supratentorial damage. Rev.roum.Neurol.Psichiat. 28, 87-96.
  28. Psatta DM, Tudorache B, Matei M, Diacicov S: Cerebral (1991) dysfunction revealed by EEG Mapping in the Schizoform Epileptic Psychosis. Rev.roum.Neurol.Psychiat. 29, 81-98.
  29. Psatta DM, Matei M (1996): EEG Mapping during auditory oddball stimulation; a comparison with P300 scalp distribution in normal controls and epileptic patients. Rom.J.Neurol., 34, 35-53.
  30. Psatta DM, Matei M (1998): EEG Spectral Reaction Mapping investigation of normal and impaired language function. Rom. J. Neurol., 36, 99-111.
  31. Psatta DM, Matei M (2001): Centrum ovalae demyelization revealed by EEG Mapping in multiple sclerosis. Rom. J. Neurol., 39, 85-97.
  32. Psatta DM, Matei M, Apostol M (2002): A new test for detecting EEG focalities in patients with epilepsy: Spectral Reaction Mapping by binocular flash stimulation. Rom.J.Neurol., 40, 3-18.
  33. Psatta DM, Matei M, Olaru M (2004): Auditory evoked potentials Mapping in Source Derivation. Rom.J.Neurol., 42, 33-45.
  34. Rowe J, Passingham RE (2001): Working memory for location and time: activity in prefrontal area 46 relates to selection rather than to maintenance in memory. NeuroImage, 14, 77-86.
  35. Sowell ER, Thompson pm, Holmes CJ, Jernigan TL, Toga AW (1999): In vivo evidence for post adolescent brain maturation in frontal and striatal regions. Nature. Neuroscience, 2, 859-861.
  36. Szentagothai J (1990): Cascade type reintrance: the major connectivity principle of the neocortex. In: From Neuron to Action. Decke, L., Eccles, J.C., Mountcastle, V.B. (Eds). Springer Verlag, pp 399-406.