Anatomie du cortex préfrontal, fonctions et troubles associés

Le cortex préfrontal, également appelé cortex préfrontal, est une région du cerveau située dans la partie antérieure des lobes frontaux.

Plus précisément, cette structure est située en avant des zones motrices et pré-motrices du cortex frontal, créant ainsi une région de base pour la planification des comportements élaborés cognitivement.

Des recherches récentes ont lié le cortex préfrontal à des activités telles que l'expression de la personnalité, les processus de prise de décision et la pertinence du comportement social à tout moment.

Ainsi, cette région du cerveau est l'une des structures de base qui détermine les qualités du comportement humain, ainsi que l'exécution d'activités plus complexes.

Dans cet article, nous passons en revue les principales caractéristiques du cortex préfrontal. Les principales théories sur cette région du cerveau sont discutées, ainsi que les activités réalisées et les troubles associés.

Caractéristiques du cortex préfrontal

Le cortex préfrontal (PFC) est une région du cerveau qui représente environ 30% du cortex cérébral.

Cette structure est située dans la région frontale du cerveau, c'est-à-dire dans la zone située sur le front, et constitue la partie antérieure des lobes frontaux du cerveau.

Plus précisément, le FCP est juste devant deux autres zones importantes du lobe frontal: le cortex moteur et le cortex pré-moteur.

Actuellement, il existe trois manières principales de définir le cortex préfrontal. Ceux-ci sont:

1. Comme le cortex frontal granuleux.
2. Comme zone de projection du noyau dorsal moyen du thalamus.
3. Comme la partie du cortex frontal dont la stimulation électrique ne provoque pas de mouvements.

Le CPF se distingue des autres zones du lobe frontal par sa composition cellulaire, son innervation dopaminergique et ses afférences thalamiques. De cette manière, il constitue aujourd'hui une région bien établie et délimitée.

Selon la plupart des auteurs, tels que Miller et Cohen, le cortex préfrontal est la région la plus élaborée chez les primates, des animaux connus pour leur répertoire comportemental varié et flexible.

Ainsi, le CPF constitue un ensemble de zones néocorticales qui envoie et reçoit des projections de pratiquement tous les systèmes corticaux sensoriels, les systèmes moteurs et de nombreuses structures sous-corticales et constitue une région de base pour le développement du comportement et de la personnalité.

En ce sens, Miller et Cohen ont déterminé que le CPF n’est pas une structure critique pour la performance de comportements simples ou automatiques, qui ne se généralisent pas à de nouvelles situations.

Au contraire, le cortex préfrontal est important dans les activités nécessitant un traitement descendant, c'est-à-dire lorsque le comportement doit être guidé par des états internes ou lorsqu'il est nécessaire d'utiliser des éléments sociaux et environnementaux qui déterminent le comportement.

Anatomie

La CPF a été définie à travers sa cytoarchitecture par la présence d'une couche granulaire correspondant à la quatrième couche du cortex cérébral.

Actuellement, il n'est pas tout à fait clair qui a été le premier à utiliser ce critère de distinction du cortex préfrontal. De nombreux chercheurs pionniers de la cytoarchitecture cérébrale ont restreint le terme préfrontal à une région beaucoup plus petite.

Cependant, en 1935, Carlyle Jacobsen a utilisé le terme CPF pour différencier les zones granulaires préfrontales des zones motrices et pré-motrices non granulaires du lobe frontal.

Dans la terminologie des zones de Brodmann, le cortex préfrontal comprend les zones 8, 9, 10, 11, 44, 45, 46 et 47, ce qui donne une très grande région avec un grand nombre de structures dans son intérieur.

Selon les travaux de Rose et Woolsey, le CPF se distingue par sa surface de projection des noyaux de thalamus. Ces auteurs ont montré que chez les animaux non primates (qui ne possèdent pas de CPF), ces structures sont projetées vers différentes régions. Plus précisément, vers les zones antérieure et ventrale.

De même, il existe actuellement des études qui ont montré que les projections du noyau médiodorsal du thalamus ne se limitent pas aux PFC chez les primates, mais pourraient également se déplacer vers d'autres structures cérébrales.

Enfin, la FPC est également connue sous le nom de zone du cortex frontal dont la stimulation électrique ne provoque pas de mouvements observables. Cependant, cette définition suscite une certaine controverse car l'absence de mouvements observables après une stimulation électrique peut également être observée dans des régions non granulaires du cortex.

Fonctions

Le cortex préfrontal est une structure fortement interconnectée avec une grande partie du cerveau. À l'intérieur, vous pouvez voir des connexions abondantes avec d'autres régions, à la fois corticales et sous-corticales.

En ce sens, le cortex préfrontal dorsal est particulièrement interconnecté avec les régions du cerveau impliquées dans des processus tels que l'attention, la cognition et l'action. En revanche, le cortex préfrontal ventral s'interconnecte avec les structures cérébrales liées aux processus émotionnels et impliquées dans ces processus.

Enfin, il convient de garder à l’esprit que la FCP reçoit des informations des systèmes d’excitation du tronc cérébral et que sa fonction dépend particulièrement de son environnement neurochimique.

Plus généralement, il existe actuellement un consensus scientifique important pour établir que le cortex préfrontal est une région du cerveau principalement impliquée dans la planification de comportements complexes sur le plan cognitif.

Ce type de fonctions implique la réalisation d'activités telles que l'expression de la personnalité, le développement de processus décisionnels ou l'adaptation du comportement aux situations sociales qui se produisent à chaque instant.

Ainsi, le CPF est une région fondamentale pour coordonner les pensées et les actions conformément aux objectifs internes et aux connaissances acquises.

En ce sens, pour déterminer la fonctionnalité du cortex préfrontal, le terme médical de la fonction exécutive a été développé. Ce type de fonction fait référence à la capacité d'établir des distinctions entre des pensées contradictoires, de formuler des jugements moraux, de prévoir des conséquences, etc.

Cortex pré-frontal et fonctions exécutives

A travers les études initiales de Fuster et Goldman-Rakic, le terme de fonctions exécutives a été élaboré pour donner un nom à la capacité et à l'activité que le cortex préfrontal développe.

La fonction exécutive se réfère donc à la capacité de représenter des informations qui ne sont pas présentes dans l'environnement à un moment donné, ainsi que la création d'un "cahier mental".

Ainsi, dans le concept de fonction exécutive du cortex préfrontal, le développement de réponses cognitives à des problèmes complexes ou difficiles à résoudre.

En ce sens, les études actuelles suggèrent que dans le CPF, les expériences passées sont représentées pour les appliquer au présent et guider ainsi la prise de décision.

En général, grâce à cette fonction, le cortex préfrontal serait la structure cérébrale qui donnerait aux personnes la capacité de raisonner et la capacité d'utiliser les connaissances et les expériences passées pour moduler le comportement.

Plus concrètement, les travaux de Goldman-Rakin décrivent ce type de fonctions comme la manière dont la connaissance représentationnelle peut être utilisée pour guider intelligemment les pensées, les actions et les émotions.

Les fonctions exécutives seraient un processus qui permettrait d'inhiber les pensées, les comportements et les sensations considérés comme inappropriés.

Théories des fonctions exécutives

À l'heure actuelle, il existe de nombreuses théories diverses qui tentent d'expliquer le fonctionnement concret de cette activité différée par le PCF.

L'un d'eux postule que la mémoire de travail serait une partie fondamentale du processus d'attention et d'inhibition comportementale.

Plus précisément, la mémoire de travail permet de conserver les nouvelles informations capturées et de les conserver quelques secondes dans l’esprit de la personne. L’adaptation de ces informations à des connaissances préalables pourrait être le processus qui donnerait lieu aux fonctions exécutives et déterminer l’activité du PCF.

Par ailleurs, Shimamura a proposé la théorie du filtrage dynamique pour décrire le rôle du cortex préfrontal dans les fonctions exécutives.

Dans cette théorie, il est postulé que le CPF agirait comme un mécanisme de filtrage de haut niveau qui favoriserait les activations orientées vers les objectifs et inhiberait les activations qui pourraient ne pas être pertinentes.

Enfin, Miller et Cohen ont proposé une théorie intégrative du fonctionnement du cortex préfrontal. Dans cette théorie, il est théorisé que le contrôle cognitif résulte de la maintenance active des schémas d’activité dans le CPF, qui visent à créer des représentations des objectifs à atteindre et des moyens nécessaires pour les atteindre.

Activité du CPF

Actuellement, il existe de nombreuses théories qui tentent de définir le fonctionnement du CPF à travers les fonctions exécutives.

En ce sens, le cortex préfrontal est une région très difficile à analyser et à étudier sur le plan fonctionnel, car il présente des connexions multiples avec pratiquement toutes les structures du cerveau.

Cependant, au-delà du mécanisme qui peut présenter, il est actuellement bien décrit le type d’activités réalisées.

Comme mentionné précédemment, l'activité du CPF relève de ce que l'on appelle les fonctions exécutives et se caractérise par l'exécution des actions suivantes:

1. Développement de capacités pour formuler des objectifs et des plans de conception.
2. Développement des facultés impliquées dans la planification des processus et des stratégies visant à atteindre les objectifs.
3. Exécution des compétences impliquées dans l'exécution des plans.
4. Reconnaissance de la réalisation obtenue grâce à la conduite et nécessité de modifier l’activité, l’arrêter et générer de nouveaux plans d’action.
5. Inhibition des réponses inadéquates.
6. Processus de sélection des comportements et de leur organisation dans l'espace et dans le temps.
7. Développement de la flexibilité cognitive dans le suivi des stratégies.
8. Supervision des comportements basés sur des états motivationnels et affectifs.
9. Supervision des comportements en fonction des particularités du contexte à chaque instant.
10. Prise de décisions.

Dommages au CPF

La première constatation concernant les lésions du cortex préfrontal a été faite à travers la documentation du célèbre cas de Phineas Gage, un cheminot qui, après un accident, a subi une grave blessure au lobe frontal du cerveau.

Grâce aux lésions cérébrales subies par le PCF, Phineas a maintenu ses compétences en mémoire, en orthophonie et en motricité. Cependant, ses traits de personnalité ont radicalement changé après l'accident.

En fait, les dommages subis dans le cortex préfrontal le rendaient irritable, impatient et avec des déficits élevés dans les relations sociales et interpersonnelles.

Par la suite, d'autres études menées auprès de patients atteints de lésions préfrontales ont montré que les personnes pouvaient verbaliser correctement le comportement social le plus approprié dans certaines circonstances.

Bien que capable de raisonner correctement le comportement à suivre, ils ont en pratique des difficultés à exécuter ces comportements. En fait, dans la vie de tous les jours, ils ont tendance à commettre des actes qui impliquent une gratification immédiate, en dépit des conséquences négatives à long terme.

Troubles associés

Les données recueillies sur les effets des dommages directs aux PCF indiquent que cette région du cerveau est non seulement liée avec les compétences nécessaires pour comprendre les conséquences à long terme, mais implique également la capacité mentale de retarder la gratification immédiate.

En ce sens, il existe aujourd'hui une abondante littérature visant à améliorer la compréhension du rôle du cortex préfrontal dans divers troubles neurologiques, tels que la schizophrénie, le trouble bipolaire ou de troubles d'hyperactivité avec déficit de l'attention.

Ces trois psychopathologies ont été associées à un certain dysfonctionnement du cortex cérébral, ce qui motiverait l’apparition d’altérations du comportement chez l’homme.

En outre, à l'heure actuelle ont entamé des essais cliniques avec la pharmacothérapie ont objectivé certains médicaments tels que guanfacine, améliore la fonction du cortex préfrontal.

Enfin, il est postulé que d'autres états pathologiques tels que la dépression, les réponses de stress élevé, les comportements et les tentatives de suicide, les sociopathies ou la toxicomanie peuvent également être liés à l'exploitation du PCF.

Cependant, les preuves scientifiques au sujet de ces hypothèses est limitée et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour déterminer le rôle du PCF dans ce genre de modifications psychopathologiques.

Références

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