Frontallappen - Frontal lobe

Frontallappen
Hauptfissuren und -lappen des Großhirns seitlich gesehen. (Frontallappen ist blau dargestellt.)
Gray729.png
Einzelheiten
Teil von Großhirn
Arterie vorderes zerebrales
mittleres zerebrales
Bezeichner
Latein lobus frontalis
Akronym(e) FL
Gittergewebe D005625
NeuroNames 56
NeuroLex- ID birnlex_928
TA98 A14.1.09.110
TA2 5445
FMA 61824
Anatomische Begriffe der Neuroanatomie

Der Frontallappen ist der größte der vier Hauptlappen des Gehirns bei Säugetieren und befindet sich an der Vorderseite jeder Großhirnhemisphäre (vor dem Parietallappen und dem Temporallappen ). Es ist vom Parietallappen durch eine Furche zwischen Geweben, die als zentraler Sulcus bezeichnet wird, und vom Temporallappen durch eine tiefere Furche, die als lateraler Sulcus (Sylvian-Fissur) bezeichnet wird, getrennt. Der vorderste abgerundete Teil des Frontallappens (wenn auch nicht gut definiert) wird als Frontalpol bezeichnet, einer der drei Pole des Großhirns .

Der Frontallappen wird vom frontalen Kortex bedeckt . Der frontale Kortex umfasst den prämotorischen Kortex und den primären motorischen Kortex – Teile des motorischen Kortex . Der vordere Teil des frontalen Kortex wird vom präfrontalen Kortex bedeckt .

Es gibt vier Hauptgyri im Frontallappen. Der Gyrus praecentralis liegt direkt vor dem Sulcus centralis , verläuft parallel zu diesem und enthält den primären motorischen Kortex, der die willkürlichen Bewegungen bestimmter Körperteile steuert. Drei horizontal angeordnete Unterabschnitte des Gyrus frontalis sind der Gyrus frontalis superior , der Gyrus frontalis mittlere und der Gyrus frontalis inferior . Der Gyrus frontalis inferior ist in drei Teile unterteilt – den orbitalen Teil , den dreieckigen Teil und den opercularen Teil .

Der Frontallappen enthält die meisten Dopamin-Neuronen in der Großhirnrinde . Die dopaminergen Bahnen sind mit Belohnung , Aufmerksamkeit , Kurzzeitgedächtnisaufgaben , Planung und Motivation verbunden . Dopamin neigt dazu, sensorische Informationen, die vom Thalamus zum Vorderhirn gelangen , einzuschränken und auszuwählen .

Struktur

Frontallappen (rot) der linken Gehirnhälfte.

Der Frontallappen ist der größte Lappen des Gehirns und macht etwa ein Drittel der Oberfläche jeder Hemisphäre aus. An der Seitenfläche jeder Hemisphäre trennt der zentrale Sulcus den Frontallappen vom Parietallappen. Der Sulcus lateralis trennt den Frontallappen vom Temporallappen .

Der Frontallappen kann in einen lateralen , polaren, orbitalen (oberhalb der Augenhöhle ; auch basal oder ventral genannt ) und medialen Teil unterteilt werden. Jeder dieser Teile besteht aus einem bestimmten Gyrus :

Die Gyri sind durch Sulci getrennt . Der Gyrus praecentralis befindet sich zB vor dem Sulcus centralis und hinter dem Sulcus pracentralis . Der obere und mittlere Frontalgyri werden durch den Sulcus frontalis superior getrennt . Der mittlere und der untere Frontalgyri werden durch den Sulcus frontalis inferior getrennt .

Beim Menschen erreicht der Frontallappen gegen Ende der 20er Jahre die volle Reife, was die mit dem Erwachsenenalter verbundene kognitive Reife markiert. Eine kleine Atrophie ist jedoch im Frontallappen des alternden Menschen normal. Fjell untersuchte 2009 die Atrophie des Gehirns bei Menschen im Alter von 60 bis 91 Jahren. Die 142 gesunden Teilnehmer wurden mittels MRT gescannt . Ihre Ergebnisse wurden mit denen von 122 Teilnehmern mit Alzheimer verglichen . Eine Nachuntersuchung ein Jahr später zeigte einen deutlichen volumetrischen Rückgang bei den Alzheimer-Patienten und einen viel geringeren Rückgang (durchschnittlich 0,5 %) bei der gesunden Gruppe. Diese Ergebnisse bestätigen die von Coffey, der 1992 angab, dass das Volumen des Frontallappens etwa 0,5-1 % pro Jahr abnimmt.

Funktion

Die Gesamtheit des frontalen Kortex kann als "Aktionskortex" angesehen werden, ähnlich wie der hintere Kortex als "sensorischer Kortex" bezeichnet wird Ausdruck von Emotionen Beim Menschen ist der größte Teil des frontalen Kortex, der präfrontale Kortex , für interne, zielgerichtete mentale Handlungen verantwortlich, die im Allgemeinen als logisches Denken oder präfrontale Synthese bezeichnet werden .

Die Funktion des PFC beinhaltet die Fähigkeit, zukünftige Konsequenzen zu projizieren, die sich aus aktuellen Handlungen ergeben. Zu den PFC-Funktionen gehören auch das Überschreiben und Unterdrücken von sozial inakzeptablen Reaktionen sowie die Differenzierung von Aufgaben.

Der PFC spielt auch eine wichtige Rolle bei der Integration längerer nicht-aufgabenbasierter Erinnerungen, die im gesamten Gehirn gespeichert sind. Dabei handelt es sich oft um Erinnerungen, die mit Emotionen verbunden sind, die aus dem limbischen System des Gehirns stammen . Der Frontallappen modifiziert diese Emotionen, im Allgemeinen, um gesellschaftlich akzeptablen Normen zu entsprechen.

Zu den psychologischen Tests , die die Frontallappenfunktion messen, gehören Fingerklopfen (da der Frontallappen die willkürliche Bewegung kontrolliert), der Wisconsin Card Sorting Test und Messungen der Sprache , Rechenfähigkeiten und Entscheidungsfindung, die alle durch den Frontallappen kontrolliert werden.

Klinische Bedeutung

Schaden

Eine Schädigung des Frontallappens kann auf verschiedene Weise auftreten und viele unterschiedliche Folgen haben. Transiente ischämische Attacken (TIAs), auch bekannt als Mini-Schlaganfälle, und Schlaganfälle sind häufige Ursachen für Frontallappenschäden bei älteren Erwachsenen (65 und älter). Diese Schlaganfälle und Mini-Schlaganfälle können aufgrund einer Blockade des Blutflusses zum Gehirn oder als Folge des Platzens eines Aneurysmas in einer Hirnarterie auftreten . Weitere Verletzungsarten sind traumatische Hirnverletzungen nach Unfällen, Diagnosen wie Alzheimer oder Parkinson (die Demenzsymptome verursachen ) und Frontallappenepilepsie (die in jedem Alter auftreten kann). Sehr häufig wird eine Schädigung des Frontallappens bei Personen mit vorgeburtlicher Alkoholexposition festgestellt .

Symptome

Häufige Auswirkungen einer Schädigung des Frontallappens sind vielfältig. Patienten, die ein Frontallappentrauma erlitten haben, kennen möglicherweise die angemessene Reaktion auf eine Situation, zeigen jedoch im "realen Leben" unangemessene Reaktionen auf dieselben Situationen. Ebenso können Gefühle, die gefühlt werden, nicht im Gesicht oder in der Stimme ausgedrückt werden. Zum Beispiel würde jemand, der sich glücklich fühlt, nicht lächeln und die Stimme wäre ohne Emotionen. In die gleiche Richtung kann die Person jedoch auch übermäßige, ungerechtfertigte Emotionen zeigen. Depressionen treten bei Schlaganfallpatienten häufig auf. Ebenfalls häufig ist ein Verlust oder eine Abnahme der Motivation. Jemand möchte vielleicht nicht den normalen täglichen Aktivitäten nachgehen und fühlt sich nicht "in der Lage". Diejenigen, die der Person, die den Schaden erlitten hat, nahe stehen, können Verhaltensänderungen bemerken. Diese Persönlichkeitsveränderung ist charakteristisch für eine Schädigung des Frontallappens und wurde am Beispiel von Phineas Gage veranschaulicht . Der Frontallappen ist derselbe Teil des Gehirns, der für exekutive Funktionen wie Zukunftsplanung, Urteilsvermögen, Entscheidungsfähigkeit, Aufmerksamkeitsspanne und Hemmung verantwortlich ist. Diese Funktionen können bei jemandem, dessen Frontallappen beschädigt ist, drastisch abnehmen.

Folgen, die weniger häufig beobachtet werden, sind ebenfalls unterschiedlich. Konfabulation kann der am häufigsten angegebene "weniger häufige" Effekt sein. Im Fall von Konfabulation gibt jemand falsche Informationen an, während er glaubt, dass es die Wahrheit ist. Bei einer kleinen Anzahl von Patienten kann eine uncharakteristische Fröhlichkeit festgestellt werden. Dieser Effekt wird hauptsächlich bei Patienten mit Läsionen im rechten vorderen Teil des Gehirns beobachtet.

Ein weiterer seltener Effekt ist die reduplikative Paramnesie , bei der Patienten glauben, dass der Ort, an dem sie sich derzeit aufhalten, eine Kopie eines anderen ist. In ähnlicher Weise glauben diejenigen, die das Capgras-Syndrom nach einer Frontallappenschädigung erleben , dass ein identischer "Ersatz" die Identität eines engen Freundes, Verwandten oder einer anderen Person angenommen hat und sich als diese Person ausgibt. Dieser letzte Effekt wird hauptsächlich bei schizophrenen Patienten beobachtet, die auch eine neurologische Störung im Frontallappen haben.

DNA-Schäden

Im menschlichen frontalen Kortex wird eine Reihe von Genen nach dem 40. Lebensjahr und insbesondere nach dem 70. Lebensjahr reduziert exprimiert. Diese Reihe umfasst Gene, die Schlüsselfunktionen in der synaptischen Plastizität haben, die für Lernen und Gedächtnis, vesikulären Transport und mitochondriale Funktion wichtig sind . Während des Alterns werden DNA-Schäden in den Promotoren der Gene deutlich erhöht, die eine reduzierte Expression im frontalen Kortex aufweisen. In kultivierten menschlichen Neuronen werden diese Promotoren selektiv durch oxidativen Stress geschädigt.

Personen mit HIV- assoziierten neurokognitiven Störungen akkumulieren nukleäre und mitochondriale DNA- Schäden im frontalen Kortex.

Genetik

Ein Bericht des National Institute of Mental Health besagt, dass eine Genvariante von (COMT) , die die Dopaminaktivität im präfrontalen Kortex reduziert, mit einer schlechteren Leistung und ineffizienten Funktion dieser Gehirnregion während des Arbeitsgedächtnisses, von Aufgaben und einem leicht erhöhten Risiko für Schizophrenie .

Geschichte

Psychochirurgie

Im frühen 20. Jahrhundert beinhaltete eine medizinische Behandlung für psychische Erkrankungen , die zuerst vom portugiesischen Neurologen Egas Moniz entwickelt wurde , eine Schädigung der Verbindungswege zwischen dem Frontallappen und dem limbischen System . Eine frontale Lobotomie (manchmal auch als frontale Leukotomie bezeichnet) reduzierte erfolgreich Leiden, aber auf Kosten der häufigen Abstumpfung der Emotionen, des Willens und der Persönlichkeit des Subjekts . Der wahllose Einsatz dieses psychochirurgischen Verfahrens, verbunden mit seinen schweren Nebenwirkungen und einer Sterblichkeitsrate von 7,4 bis 17 Prozent, brachte ihm einen schlechten Ruf ein. Die frontale Lobotomie ist als psychiatrische Behandlung weitgehend ausgestorben. Genauere psychochirurgische Verfahren werden noch, wenn auch selten, angewendet. Sie können eine anteriore Kapsulotomie (beidseitige thermische Läsionen der vorderen Gliedmaßen der inneren Kapsel ) oder die bilaterale Cingulotomie (mit Läsionen des vorderen Gyri cinguli ) umfassen und können zur Behandlung ansonsten nicht behandelbarer Zwangsstörungen oder klinischer Depressionen eingesetzt werden .

Funktionstheorien

Theorien der Frontallappenfunktion können in vier Kategorien unterteilt werden:

  • Einzelprozesstheorien, die vorschlagen, dass "Schäden an einem einzelnen Prozess oder System für eine Reihe verschiedener Dysexekutionssymptome verantwortlich sind ".
  • Multiprozesstheorien, die vorschlagen, "dass das Exekutivsystem des Frontallappens aus einer Reihe von Komponenten besteht, die typischerweise bei alltäglichen Handlungen zusammenarbeiten (Heterogenität der Funktion)"
  • Konstruktgeführte Theorien, die vorschlagen, dass „die meisten, wenn nicht alle Frontalfunktionen durch ein Konstrukt (Funktionshomogenität) wie Arbeitsgedächtnis oder Hemmung erklärt werden können“
  • Einzelsymptom-Theorien, die vorschlagen, dass ein spezifisches Dysexekutionssymptom (z. B. Konfabulation) mit den Prozessen und dem Konstrukt der zugrunde liegenden Strukturen zusammenhängt.

Andere Theorien sind:

  • Stuss (1999) schlägt eine Differenzierung in zwei Kategorien nach Homogenität und Heterogenität der Funktion vor.
  • Grafmans Managemental Knowledge Units (MKU) / Structured Event Complex (SEC)-Ansatz (vgl. Wood & Grafman, 2003)
  • Miller & Cohens integrative Theorie des präfrontalen Funktionierens (zB Miller & Cohen, 2001)
  • Der Stimulus-Reward-Ansatz von Rolls und die vorderen Aufmerksamkeitsfunktionen von Stuss (Burgess & Simons, 2005; Burgess, 2003; Burke, 2007).

Hervorzuheben ist, dass sich die oben beschriebenen Theorien in ihrem Fokus auf bestimmte Prozesse/Systeme oder Konstrukte unterscheiden. Stuss (1999) merkt an, dass die Frage nach Homogenität (einzelnes Konstrukt) oder Heterogenität (mehrere Prozesse/Systeme) von Funktionen „eher ein Problem der Semantik und/oder unvollständiger Funktionsanalyse als eine unauflösbare Dichotomie darstellen kann“ (S. 348). Weitere Forschungen werden jedoch zeigen, ob eine einheitliche Theorie der Frontallappenfunktion verfügbar sein wird, die die Vielfalt der Funktionen vollständig berücksichtigt.

Andere Primaten

Viele Wissenschaftler hatten angenommen, dass der Frontallappen beim Menschen im Vergleich zu anderen Primaten überproportional vergrößert ist. Dies wurde als ein wichtiges Merkmal der menschlichen Evolution angesehen und als der Hauptgrund dafür angesehen, warum sich die menschliche Kognition von der anderer Primaten unterscheidet. Diese Ansicht in Bezug auf Menschenaffen wurde jedoch seitdem durch Neuroimaging- Studien in Frage gestellt . Verwendung von Magnetresonanzbildgebung , das Volumen des frontalen Kortex bei Menschen, die alle noch vorhandenen Affenarten und mehrere bestimmen Affenarten, wurde festgestellt , dass der menschliche frontalen Kortex nicht relativ größer ist als der Hirnrinde von anderen war Menschenaffen war aber relativ größer ist als die frontale Kortex der kleinen Affen und der Affen. Die höhere Kognition des Menschen wird stattdessen mit einer größeren Verbundenheit durch neurale Bahnen in Verbindung gebracht , die das kortikale Volumen nicht beeinflussen. Dies zeigt sich auch in den Bahnen des Sprachnetzwerks, die den Frontal- und Temporallappen verbinden.

Siehe auch

Verweise

Weiterlesen

  • Donald T. Stuss und Robert T. Knight (Hrsg.), Principles of Frontal Lobe Function , Zweite Auflage, Oxford University Press, New York, 2013.

Externe Links