https://sci-bot.ru/prefrontal-korteks-nedir-8551
Prefrontal Korteks Nedir?
Prefrontal korteks (PFK), beynin frontal (ön) loblarının en ön kısmında yer alan, insanlarda en fazla gelişmiş olan beyin bölgesidir. Tüm serebral korteksin yaklaşık üçte birini kaplayan bu yapı, insanı insan yapan bilişsel yetilerin—dil, akıl yürütme, karar verme, sosyal etkileşimler, planlama ve yaratıcılık gibi—merkezi olarak kabul edilmektedir [1,2].
1. Anatomik Organizasyon
Prefrontal korteks, premotor ve supplementer motor alanların önünde yer alır ve sitomimari (hücresel düzen) özelliklerine göre Brodmann alanları ile tanımlanır. Fonksiyonel olarak dört ana alt bölgeye ayrılır [3,4]:
a) Lateral Prefrontal Korteks (LPFK) — Dorsolateral (DLPFK, BA 9 ve 46) ve ventrolateral (VLPFK, BA 44, 45, 47) olmak üzere iki alt bölge içerir. Yürütücü işlevlerin (bilişsel kontrol) ana merkezidir.
b) Superior Medial Prefrontal Korteks — Anterior singulat korteksi (ASK) içerir. Enerji verme (inisiyatif başlatma ve sürdürme) işlevinden sorumludur.
c) Orbitofrontal Korteks (OFK) — Prefrontal korteksin ventral (alt) yüzeyinde yer alır. Duygu ve motivasyon temelli davranışların düzenlenmesinde kritik rol oynar.
d) Frontopolar Korteks (FPK, BA 10) — En ön kısımda yer alır. Soyut ve karmaşık bilişsel işlemlerin yanı sıra üstbiliş (metakognisyon) ve zihin kuramı gibi işlevlerle ilişkilidir. İnsana özgü olan lateral kısmı, en soyut bilişsel operasyonlarda görev alır [2].
Prefrontal korteks, neredeyse tüm kortikal ve subkortikal yapılarla karşılıklı bağlantılara sahiptir. Bu yoğun bağlantı ağı, PFK'yı çok çeşitli bilişsel ve duygusal sinirsel işlevleri yönetebilecek eşsiz bir konuma getirir [4].
2. Evrimsel Perspektif
Evrimsel olarak PFK, beynin en son ortaya çıkan yapısıdır. İnsan beyni birkaç milyon yıl içinde üç katına çıkmış ve bu artışın en büyük kısmı frontal bölgelerde—özellikle BA 10'da (frontopolar korteks)—gerçekleşmiştir [2,5]. Bu beyin büyüklüğündeki artış, gri madde (hücreler) yerine beyaz madde (bağlantı lifleri) gelişiminin orantısız artışına bağlıdır; bu da bağlantısallığın insan PFK'sının evrimsel avantajının anahtarı olduğunu göstermektedir [5].
İnsan PFK'sının diğer hayvanlara kıyasla en belirgin farkı, nöron sayısı ve bağlantısallığının yüksek olmasıdır. Bu özellikler, insan zekâsı ve soyut düşünme yetisinin nörobiyolojik temelini oluşturur [1].
3. Ana İşlevler
3.1. Bilişsel Kontrol (Yürütücü İşlevler)
PFK, bilişsel kontrolün—yani iç hedeflerle ilişkili olarak düşünce ve eylemleri koordine etme yetisinin—ana merkezidir. Koechlin ve arkadaşlarının önerdiği kaskat modeli, lateral PFK'nın işlevsel organizasyonunu açıklar: lateral PFK, premotor korteksten anterior PFK bölgelerine uzanan bir yürütücü süreçler kaskadı olarak organize olmuştur. Bu modelde üç düzey tanımlanır: (1) duyusal kontrol (lateral premotor alanlar), (2) bağlamsal kontrol (kaudal LPFK, BA 44/45) ve (3) epizodik kontrol (rostral LPFK, BA 46). Epizodik kontrol, geçmiş olaylara ve devam eden iç hedeflere göre davranışı yönlendirir [6].
Stuss ve meslektaşlarının lezyon çalışmalarına dayanan modeline göre ise beş ayrı PFK işlevi tanımlanmıştır [3]:
Enerji verme (energization): Herhangi bir refleks olmayan yanıtı başlatma veya sürdürme. Bilateral superior medial prefrontal bölgeler (ASK dahil) tarafından yönetilir.
Görev belirleme (task setting): Bir plan geliştirme ve uygulama. Sol lateral frontal korteks ile ilişkilidir.
İzleme (monitoring): Zaman içinde görevde kalıp kalmadığını kontrol etme. Sağ lateral prefrontal korteks ile ilişkilidir.
Davranışsal/duygusal düzenleme: Orbitofrontal korteks tarafından yönetilir.
Üstbiliş (metacognition): Öz-farkındalık ve başkalarının zihinsel durumlarını anlama (zihin kuramı). Frontal polişler tarafından yönetilir.
Bu modelde yalnızca görev belirleme ve izleme, yürütücü işlevler olarak kabul edilir. PFK işlevleri, yürütücü işlevlerden daha geniş bir yelpazeyi kapsar [3].
3.2. Çalışma Belleği
PFK, özellikle dorsolateral bölgesi, çalışma belleği (bilginin saniyeler boyunca geçici olarak tutulması ve manipüle edilmesi) için kritik öneme sahiptir. Jacobsen'in 1930'larda yaptığı öncü çalışmalar, lateral PFK lezyonlarının gecikmeli yanıt görevlerinde ciddi bozulmalara yol açtığını göstermiştir. Maymunlarda DLPFK'daki nöronların gecikme periyodu boyunca sürekli ateşlendiği (persistant firing) gözlemlenmiştir; bu nöral aktivite, bellek izinin aktif olarak korunmasını sağlar [4].
İnsanlarda DLPFK, çalışma belleği içeriğinin izlenmesi ve manipülasyonu için önemlidir. Özellikle, kişinin kendi kendine sıralama yaptığı (self-ordered) çalışma belleği görevlerinde DLPFK hasarı belirgin bozulmalara yol açar [4].
3.3. Dikkat ve Ketleme
DLPFK, duyusal kortekslere yukarıdan aşağıya (top-down) kolaylaştırıcı girdi sağlayarak dikkatin yönlendirilmesinde önemli rol oynar. DLPFK hasarı, dikkat dağınıklığında artışa ve beklenmedik uyaranlara karşı yönelim yanıtlarında (novelty P3) azalmaya yol açar [4].
Sağ ventrolateral PFK (inferior frontal girus), özellikle motor yanıtların ketlenmesinde kritik rol oynar. Go/No-Go ve Stop-Signal görevlerinde sağ IFG lezyonları, durdurma reaksiyon sürelerinde yavaşlamaya neden olur [4].
3.4. Karar Verme ve Ödül İşleme
Orbitofrontal korteks, karar vermede, özellikle ödül değerinin dikkate alınması gereken durumlarda merkezi bir rol oynar. OFK hasarı olan hastalar Iowa Kumar Görevi'nde (Iowa Gambling Task) yüksek riskli ve uyumsuz kararlar alırlar. Ayrıca, tersine öğrenmede (reversal learning) bozulma gösterirler; artık ödüllendirilmeyen uyaranlara yanıt vermeye devam ederler [4].
Frontopolar korteks (BA 10) ise karar verme hiyerarşisinin en tepesinde yer alır. Koechlin ve Hyafil'in önerdiği bilişsel dallanma (cognitive branching) modeline göre, FPK, iki eşzamanlı davranışsal plan veya zihinsel görev arasında, ödül beklentilerine göre geçici olarak araya girme (contingent interposition) işlevini görür. Bu, lateral PFK'daki seri kısıtlamayı aşarak, bekleyen görevlerin sürdürülmesini ve daha sonra otomatik olarak geri çağrılmasını sağlar [7].
3.5. Sosyal Biliş ve Zihin Kuramı
Medial PFK (özellikle anterior rostral kısım, BA 8, 9, 10), sosyal bağlamda kendini ve başkalarını düşünme (mentalizing/zihin kuramı) ile ilişkilidir. Frontopolar korteks hasarı, zihin kuramı testlerinde (örneğin Faux Pas Testi) bozulmaya yol açar [3,4].
Orbitofrontal korteks ve ventromedial PFK hasarı ise duygusal empati eksiklikleri, sosyal açıdan uygunsuz davranışlar ve ahlaki muhakeme bozuklukları ile ilişkilidir [4].
3.6. Planlama ve Geleceğe Yönelik Davranış
PFK, organizmanın çevresindeki değişikliklere uyum sağlamasını önceden tahmin ederek (preadaptasyon) sağlar. Fuster'ın öne sürdüğü gibi, PFK'nın tüm yürütücü işlevleri—yukarıdan aşağıya dikkat, çalışma belleği, hazırlayıcı set, planlama ve karar verme—kritik bir gelecek boyutuna sahiptir [5].
PFK'nın en önemli işlevlerinden biri, algı-eylem döngüsü (perception-action cycle) içinde çalışan bir iç şant (internal shunt) mekanizmasıdır. Motor sistemlerden duyusal sistemlere uzanan bu iç döngü, üç kritik işlemi garanti eder: (1) devam eden hedefe yönelik eylemin sürekliliği, (2) tahmin edilen hataların gerçekleşmeden düzeltilmesi ve (3) duyusal sistemlerin yaklaşan bir eylemin beklenen sonuçlarına hazırlanması [5].
3.7. Dil ve Bellek
Sol ventrolateral PFK (Broca alanı, BA 44/45), dil üretimi ve anlaşılması için kritiktir. Broca alanı hasarı, akıcı olmayan afaziye (agrammatizm, sözcük bulma güçlüğü) yol açar. Bununla birlikte, Broca alanının sadece dile özgü olmayıp, rekabet halindeki temsiller arasında seçim yapma gibi daha genel bilişsel işlevlerde de rol oynadığı düşünülmektedir [4].
Lateral PFK, epizodik belleğin kodlanması ve geri çağrılmasında rol oynar. DLPFK hasarı, kaynak belleği (source memory) bozukluklarına ve serbest hatırlamada (free recall) bozulmaya neden olur [4].
4. Nörotransmitter Sistemleri
Dopamin, PFK'nın bilişsel işlevlerinde en önemli nörotransmitterdir. Mezokortikal dopamin projeksiyonu, PFK'nın bilişsel işlevleri için gereklidir. Özellikle DLPFK'da NMDA reseptörleri (NR2B alt birimleri içeren), uzamsal çalışma belleği gibi yüksek bilişsel işlevlerde anahtar rol oynar [2].
Dopamin, PFK'da sinaptik plastisiteyi ters-U şeklinde, doza bağlı bir şekilde modüle eder. Bu, dopamin seviyelerinin ne çok düşük ne de çok yüksek olması gerektiği anlamına gelir [2].
5. Alt Bölgelere Göre Fonksiyonel Spesifiklik
Aşağıdaki tabloda Watanabe'nin tanımladığı PFK'daki iki ana fonksiyonel eksen özetlenmiştir [2]:
Tablo 1
Eksen Bölge Ana İşlev.
Yukarı-aşağı Lateral PFK (üst) Bilişsel/yürütücü kontrol
Medial PFK (orta) Zihin kuramı/sosyal davranış
Ventral/Orbital PFK (alt) Duygusal ve motivasyonel kontrol
Ön-arka Anterior (ön) bölgeler Soyut ve yüksek düzey bilgi işleme
Posterior (arka) bölgeler Somut ve düşük düzey bilgi işleme
Ventromedial PFK (ventral ve medial PFK'nın ön kısımları), özellikle duygu-motivasyon temelli karar vermede rol oynar [2].
6. Klinik Önem
6.1. Lezyon Sendromları
PFK lezyonları, lezyonun yerine bağlı olarak farklı klinik tablolara yol açar [3,4]:
DLPFK lezyonları: Çalışma belleği bozuklukları, planlama güçlüğü, dikkat dağınıklığı, apati (abuli), kural değiştirmede katılık (Wisconsin Kart Eşleme Testi'nde perseverasyon)
OFK lezyonları: Davranışsal disinhibisyon, duygusal düzensizlik, sosyal açıdan uygunsuz davranışlar, riskli karar verme
Medial PFK lezyonları: Abuli, akinetik mutizm, motivasyon kaybı, hata tespitinde bozulma
Frontopolar lezyonlar: Çoklu görev yapmada bozulma, üstbiliş eksiklikleri, zihin kuramı bozuklukları
6.2. Nöropsikiyatrik Hastalıklar
PFK disfonksiyonu birçok psikiyatrik ve nörolojik hastalıkta rol oynar:
Şizofreni: DLPFK disfonksiyonu ve PFK ile diğer beyin bölgeleri arasındaki bağlantısızlık (disconnectivity) ile ilişkilidir [2]
DEHB: PFK'da α2A adrenoseptörlerin blokajı DEHB semptomlarını taklit eder [2]
Frontotemporal Demans (bvFTD): Özellikle OFK ve frontopolar korteks dejenerasyonu ile karakterizedir [3]
7. PFK'nın Beyni Bir "Preadaptif Sistem" Haline Getirmesi
Fuster'ın kapsamlı teorisine göre, PFK beyni preadaptif bir organ haline getirir. Bu, organizmanın çevresindeki değişikliklere tepkisel (refleksif) olarak değil, öngörüye dayalı olarak uyum sağlaması anlamına gelir. PFK, geçmiş deneyimlerden (kognit adı verilen geniş ölçekli kortikal ağlar) yararlanarak gelecekteki olayları tahmin eder ve organizmayı bu olaylara hazırlar [5].
8. Sonuç
Prefrontal korteks, insan beyninin en karmaşık ve en gelişmiş bölgesidir. Bilişsel kontrol, çalışma belleği, karar verme, planlama, sosyal biliş, dil ve duygu düzenleme gibi yaşamsal öneme sahip işlevleri yönetir. PFK'nın alt bölgeleri (lateral, medial, orbital ve frontopolar) farklı ama birbiriyle etkileşim halinde olan işlevler üstlenir. Bu yapının anlaşılması, hem normal insan bilişinin temel mekanizmalarını aydınlatmak hem de şizofreni, DEHB, demans ve travmatik beyin hasarı gibi durumlarda görülen bilişsel bozuklukların tedavisine yönelik stratejiler geliştirmek açısından büyük önem taşımaktadır [2–4].
Referanslar
DOI: 10.1111/j.1467-8721.2006.00429.x
DOI: 10.1212/con.0000000000000609
DOI: 10.1016/j.neuron.2014.08.011