Lokalizacja funkcji wykonawczych

Niektóre z tych bardziej abstrakcyjnych funkcji są także trudne do badania, ponieważ mogą być bilateralne, to znaczy, że ta sama struktura w obu półkulach mózgowych przyczynia się do funkcji. Dlatego uszkodzenie wyłączające jedną stronę niekoniecznie spowoduje jakikolwiek deficyt. W odróżnieniu od tego kontrola motoryczna jest jednostronna, więc jedno uszkodzenie powoduje oczywisty deficyt. To jest ważne, ponieważ badanie uszkodzeń jest jednym z najważniejszych sposobów neuronaukowców do lokalizowania funkcji mózgu – poczekaj, aż się zepsuje, a potem zobacz, co nie działa. Historycznie rzecz biorąc, takie badania uszkodzeń były najważniejszą metodą mapowania mózgu.  

Dzisiaj mamy inne metody, takie jak obrazowanie funkcjonowania mózgu (fMRI), mapowanie aktywności elektrycznej przez EEG, a także chwilowe wpływanie na funkcję mózgu przez elektryczną lub magnetyczną stymulację. Te dane (a w każdym razie te dwie pierwsze metody) są jednak głównie korelacyjne. Nadal mogą dawać wiedzę, ale uszkodzenie pomaga w potwierdzeniu przyczynowości.

To doprowadza nas do niedawnego badania, w którym autorzy opisują pacjentkę z rzadkim, bilateralnym uszkodzeniem danej części mózgu, co spowodowało deficyty funkcji wykonawczej. Dokonali także meta-analizy obrazujących badań korelujących funkcje wykonawcze do tego samego obszaru. Obszarem jest dolny węzeł czołowy ulokowany koło dolnej bruzdy czołowej i dolnej bruzdy przedśrodkowej. Pacjentką jest 56-letnia kobieta z niewielkimi udarami spowodowanymi chorobą naczyń wieńcowych, która prowadziło do skrzepów krwi idących do mózgu. W obu półkulach mózgowych udar dotknął dolnego węzła czołowego, dając rzadką okazję zbadania jego uszkodzenia.   

Najpierw zbadajmy nieco bliżej, co rozumie się przez „funkcję wykonawczą”. Jest to częściowo definiowane jako zdolność adaptowania się do zmieniającego się kontekstu albo wewnętrznego, albo środowiskowego. Neuronaukowcy borykają się jednak z próbą zrozumienia, jakie są najbardziej podstawowe składniki tej zdolności. Jest wiele zachowań, które mieszczą się w pojęciu funkcji wykonawczej, takie jak strategiczne planowanie, rozumienie i stosowanie reguł, zdolność zmiany strategii i pohamowanie własnych zachowań.   Jeden z badaczy sprowadza to do tego, co uważa za podstawowe składniki funkcji wykonawczej – do pamięci roboczej (specjalnego rodzaju pamięci, gdzie można manipulować danymi), przełączania zadań i kontroli hamowania.  

Te funkcje bada się specyficznymi paradygmatami testowania. Jednym przykładem jest test Stroopa – badanemu pokazuje się karty, na których są nazwy kolorów napisane atramentem o innym kolorze (słowo „czerwony” może być napisane niebieskim atramentem). Badany ma podać kolor atramentu, nie zaś słowo. To wymaga zahamowania czytania słowa, co wymaga kontroli hamowania. Jest to zaskakująco trudne zadanie i zawsze powoduje pewne spowolnienie. Pytanie brzmi: jak bardzo spowalnia to człowieka i jak wiele błędów popełniają badani? Ktoś, kto ma uszkodzenie funkcji wykonawczej, ma trudności z powstrzymaniem się przed przeczytaniem słowa i próba zrobienia tego powoduje skrajne spowolnienie.  

Innym przykładem jest przełączanie zadań, podawanie jednego zadania ze zmieniającymi się regułami lub zmiana reguł w środku zadania. Zadaniem jest przejście od 1 do 2, do b itd. Zmiana z cyfr na litery wymaga funkcji wykonawczej. Albo można mieć karty z różnymi cechami, takimi jak różne liczby różnych przedmiotów o różnych kolorach. Badany może otrzymać zadanie posortowania kart według koloru, a następnie mówi się mu, że ma zmienić sortowanie na rodzaj przedmiotu. Ci, którzy mają zakłócenia funkcji wykonawczej będą kontynuowali według pierwszej reguły, myląc się częściej po zmianie reguły.   

W tym badaniu pacjentkę poddano rozległemu testowaniu tego typu, wspólnie zwanemu testowaniem neuropsychologicznym. Wykazała głębokie deficyty w dziedzinie całej funkcji wykonawczej i nie można ich było wyjaśnić innymi deficytami, takimi jak język lub pamięć.  Autorzy wnioskują, że ich metaanaliza poprzednich badań wskazuje na dolny węzeł czołowy jako obszar funkcji wykonawczej i piszą, że to nowe badanie uszkodzenia potwierdza, że dolny węzeł czołowy ma przyczynowy związek z funkcją wykonawczą.

Nie znaczy to, że dolny węzeł czołowy jest jedyną lokalizacją całej funkcji wykonawczej, a tylko że jest dla niej krytyczny. To nawiązuje do dawnej dyskusji „moduły versus sieci” – czy mózg składa się głównie z modułów ze specyficznymi funkcjami, czy z sieci ze specyficznymi funkcjami. Odpowiedź brzmi – tak. Mózg składa się z sieci modułów. Moduły wydają się dokonywać specyficznego rodzaju przetwarzania, ale mogą służyć różnym funkcjom, kiedy pracują w sieci z innymi obszarami mózgu. Dolny węzeł czołowy jest prawdopodobnie modułem, który dokonuje niezbędnego rodzaju przetwarzania i wiązania się w sieci z innymi obszarami, które biorą udział w funkcji wykonawczej. Zabierz dolny węzeł czołowy po obu stronach, a sieć funkcji wykonawczej w zasadzie nie działa.

Autorzy mają nadzieję na zastosowanie ich metody metaanalizy do innych obszarów mózgu, by posunąć do przodu zadanie mapowania bardziej ezoterycznych części mózgu.

Localizing Executive Function

NeuroLogica Blog, 21 maja 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska