Работа лобных долей головного мозга

Строение и расположение лобной доли головного мозга

Лобная доля на самом деле состоит из двух парных долей и составляет две трети головного мозга человека. Лобная доля является частью коры головного мозга, а парные доли известны как левая и правая лобная кора. Как следует из названия, лобная доля расположена вблизи передней части головы под лобной костью черепа.

Все млекопитающие имеют лобную долю, хотя разного размера. У приматов самые большие лобные доли, чем у других млекопитающих.

Правое и левое полушария мозга контролируют противоположные стороны тела. Лобная доля не является исключением. Таким образом, левая лобная доля контролирует мышцы правой стороны тела. Точно так же правая лобная доля контролирует мышцы на левой стороне тела.

Строение и расположение

Лобные доли разделены на две основные области: моторную кору и префронтальную кору. Область головного мозга, участвующая в языке и речи, известная как область Брока, расположена в левой лобной доле.
Префронтальная кора является передней частью лобных долей и управляет сложными когнитивными процессами, такими как память, планирование, рассуждение и решение проблем.

Эта область лобных долей помогает устанавливать и поддерживать цели, сдерживать негативные импульсы, организовывать события во временном порядке и формировать индивидуальные личности.

Функции лобной доли головного мозга

Мозг представляет собой сложный орган с миллиардами клеток, называемых нейронами, которые работают вместе. Лобная доля работает наряду с другими областями головного мозга и контролирует функции мозга в целом. Формирование памяти, например, зависит от многих областей головного мозга.

Более того, мозг может «восстанавливать» себя, чтобы компенсировать повреждения. Это не означает, что лобная доля может оправиться от всех травм, но и другие области мозга могут изменяться в ответ на травму головы.

Лобные доли играют ключевую роль в будущем планировании, в том числе самоуправлении и принятии решений. Некоторые функции лобной доли включают в себя:

1. Речь
   : зона Брока — область в лобной доле, которая помогает выразить словами мысли. Повреждение этой области влияет на способность говорить и понимать речь.
2. Моторика
   : кора лобной доли помогает координировать произвольные движения, в то числе ходьбу и бег.
3. Сравнение объектов
   : лобная доля помогает классифицировать объекты и сравнивать их.
4. Формирование памяти
   : практически каждая область головного мозга играет важную роль в памяти, так что лобная доля не является уникальной, но она играет ключевую роль в формировании долгосрочных воспоминаний.
5. Формирование личности
   : сложное взаимодействие импульсного управления, памяти и других задач помогает сформировать основные характеристики человека. Повреждение лобной доли может радикально изменить личность.
6. Вознаграждение и мотивация
   : большинство дофамин- чувствительных нейронов мозга, находятся в лобной доле. Дофамин является химическим веществом мозга, которое помогает поддерживать чувство вознаграждения и мотивации.
7. Управление вниманием
   , в том числе
   селективным вниманием
   : когда лобные доли не могут управлять вниманием, то может развиться синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ).

Лобная доля

Согласно Т.И. Юдину (1941), при удалении лобных долей мозга у человека исчезает способность ориентироваться в новых сложных ситуациях, составлять новые планы на будущее, что несколько напоминает симптомы, достаточно типичные для шизофрении. Т.И. Юдин полагал, что в лобных долях есть механизмы, благодаря которым планируется будущее. Современные нейропсихологические исследования показывают, что поражение даже обеих лобных долей может не сопровождаться ни аспонтанностью, ни изменением темперамента, но зато низводит больного с его творческого уровня.

В 1974 г. К. Ingvar и Т. Franzen показали, что у больных шизофренией отмечается снижение объема кровотока в лобных долях мозга. Недостаточное кровоснабжение (гипофронтальность) лобных долей было настолько заметным у больных шизофренией с выраженными психическими расстройствами, что позволило говорить об особом «феномене гипофронтальности» при шизофрении.

Изменения лобной доли при шизофрении

• Феномен гипофронтальности (снижение объема кровотока в лобных долях мозга)
• Сокращение объемов передней поясной, орбитофронтальной, дорсолатеральной и вентромедиальной коры
• Нарушение связей между лобными долями и глубокими структурами мозга
• Нарушение связей между передними отделами правого и левого полушария

С помощью МРТ-срезов при шизофрении было обнаружено уменьшение объемов передней поясной, орбитофронтальной, дорсолатеральной и вентромедиальной коры.

В других исследованиях была, напротив, выявлена гиперфронтальность, однако подобных данных было обнаружено значительно меньше, чем результатов, свидетельствующих о снижении функциональной активности лобных отделов коры мозга, особенно при шизофрении с выраженной негативной симптоматикой.

Исследования последних лет показали, что у больных шизофренией ослаблены связи между лобными долями и расположенными значительно глубже структурами мозга. Причина данных изменений, вероятно, обусловлена или повышенной активность этих структур мозга или подавленной активностью лобных отделов коры.

Многие психопатологические синдромы, которые отмечаются при шизофрении, вероятно, имеют свой патологоанатомический субстрат, скорее всего, проявляющий себя на уровне взаимосвязи между определенными структурами мозга, например, по ходу основных путей восходящего дофаминергического тракта: мезокортикального, нигростриарного, мезолимбического.

Отдельные авторы, отмечая аномалии при шизофрении, связывают их с нарушением миграции клеток от корковой пластинки к серому веществу коры а процессе созревания мозга в онтогенезе.

Подобное предположение отчасти подтверждается исследованиями в области нейропсихиатрии. Анозогнозия и симптомы деперсонализации, в ряде случаев встречающиеся при шизофрении, могут быть объяснены преимущественным поражением правого полушария мозга.

Для клинической картины поражения левой лобной доли характерна аспонтанность, вплоть до «паралича инициативы», снижение эмоционального переживания, касающегося себя и окружающего мира (Белый Б.И., 1987).

Помимо анозогнозии для поражения правой лобной доли типична фрагментарность восприятия с тенденцией к толкованию всей предложенной картины в целом на основании случайно воспринятых отдельных эпизодов, некритичность к собственным ошибкам, ложные узнавания, неустойчивость внимания, рассеянность, соскальзывания на посторонние темы, трудность переключения внимания, истощаемость, склонность к стереотипиям. В то же время в круг симптомов поражения правой лобной доли входят и другие симптомы: конфабуляторные дополнения к воспринятому, подвижность, многоречивость, фамильярность. Вторая группа симптомов хотя и встречается при шизофрении, однако регистрируется реже, чем первая. Справедливо предположение, согласно которому степень анатомического поражения правой лобной доли при шизофрении не носит такого тотального характера, как при опухолях этой области мозга, где в клинической картине болезни часто отмечаются обе группы симптомов.

В исходных стадиях злокачественного варианта течения шизофрении можно обнаружить симптомы, достаточно характерные для поражения базально-лобных отделов: неадекватность эмоциональных реакций, многословие, неряшливость, усиленный аппетит (Штернберг Э.Я., 1967).

При шизофрении нарушено мышление, ослаблена способность к планированию действий и отмечаются трудности при решении проблем, что может свидетельствовать о поражении лобной доли мозга.

Симптомы нейрокогнитивного дефицита и негативная симптоматика, как правило, выражены в большей степени там, где имеет место поражение лобной доли мозга, косвенным признаком которого можно считать расширение субарахноидальных пространств вокруг некоторых зон этой доли. Согласно нашим наблюдениям, выраженность бреда, отсутствие критики к своему состоянию в большей степени заметно у тех больных, которые демонстрируют изменения в лобной доле мозга при исследовании с помощью современных методов нейровизуализации.

Установлено, что лобные доли участвуют в инициировании действий. Подавление ответов, в свою очередь, зависит от взаимодействий между корой лобной доли и лежащими позади областями мозга, которые занимаются анализом ощущений.

Некоторые исследователи полагают, что нарушение функционирования лобной доли при шизофрении связано с дефицитом дофамина, другие говорят о недостаточной активности глутаматергической активности в этой области мозга.

Интересно отметить, что при обострении параноидной симптоматики отмечается накопление в полосатом теле допы. Однако в настоящее время связь между концентрацией допа — декарбоксилазы и синтезом дофамина остается неясной, поскольку прямой зависимости между ними нет. В то же время недостаточная активация префронтальной коры в процессе выполнения Висконсинского теста сопровождается накоплением в полосатом теле допы. Вследствие вышесказанного можно предполагать, что при шизофрении нарушения функции лобных долей соотносятся с чрезмерной активацией дофаминергических структур в полосатом теле.

В лобной коре дофамин считается медиатором, усиливающим активность нейронов (D1-рецепторы), причем повышение активности глутаматергической системы, как правило, усиливает активность дофаминергической системы. Вследствие вышесказанного: недостаток глутамата в лобной доли мозга может также способствовать усилению негативной симптоматики и проявлений нейрокогнитивного дефицита. Уменьшение выраженности негативной симптоматики при шизофрении в результате приема атипичных антипсихотиков также связывают с изменением активности серотонинергической системы мозга.

Нейропсихологические исследования фиксируют при шизофрении нарушение взаимосвязи между передними отделами полушарий мозга.

Обычно нормальный человек может управлять своими действиями («модель последующего послания»), как бы дозируя их интенсивность, при шизофрении этот процесс оказывается нарушенным.

Больные с синдромом психического автоматизма не обнаруживают разницы во времени, манипуляции обращения как с мелкими предметами, так и более крупными. Напомним, что в норме, когда человек оперирует более мелкими предметами, его движения становятся более замедленными.

Подавление ответов на ощущения, которые человек индуцирует своими действиями, происходит под действием сигналов, приходящих из областей мозга, связанных с формированием действий.

Вернуться к Содержанию

Последствия повреждения лобной доли головного мозга

Одна из самых печально известных травм головы случилась у железнодорожника Финиса Гейджа (Phineas Gage). Гейдж выжил после того, как железный шип пронзил лобную долю мозга. Хотя Гейдж выжил, он потерял глаз, и произошло нарушение личности. Гейдж резко изменился, когда-то кроткий работник стал агрессивен и не контролировал себя.

Не представляется возможным точно предсказать исход любой травмы лобной доли, и подобные травмы могут развиваться совершенно по-разному у каждого человека. В целом, повреждение лобной доли из-за удара по голове, инсульта, опухоли и заболеваний может вызвать следующие симптомы, такие как:

1. проблемы с речью;
2. изменение личности;
3. плохая координация;
4. трудности с импульсным управлением;
5. проблемы с планированием.

Лечение повреждения лобной доли

Лечение повреждения лобной доли направлено на устранение причины травмы. Врач может прописать препараты при инфекции, провести операцию или назначить средства, чтобы уменьшить риск развития инсульта.

В зависимости от причины травмы назначают лечение, которое может помочь. Например, при фронтальном повреждении после инсульта необходимо перейти к здоровой диете и физической активности, чтобы уменьшить риск инсульта в будущем.

Препараты могут быть полезны для людей, у которых нарушены внимание и мотивация.

Лечение повреждений лобной доли требует постоянного ухода. Восстановление после травмы часто является длительным процессом. Прогресс может прийти внезапно, и его невозможно полностью предсказать. Восстановление тесно связано с поддерживающей терапией и здоровым образом жизни.

Функции лобных долей

Лобные доли регулирует мотивационные процессы. Они также отвечают за восприятие и разрешение конфликтов, а также за постоянное внимание, за контроль эмоций и социального поведения. Они регулируют эмоциональную обработку и контролируют поведение на основе контекста.

Функции премоторной коры

Основная функция моторной коры — контролировать произвольное движение, в том числе в выразительном языке, письме и движении глаз. Первичная моторная кора посылает команды нейронам в ствол мозга и спинной мозг. Эти нейроны отвечают за конкретные добровольные движения. Внутри первичной моторной коры двух полушарий имеется представление контралатеральной половины тела. То есть, в каждом полушарии есть представление противоположной стороны тела. Эта область контролирует программирование подготовки и движения. Премоторная кора автоматизирует, гармонизирует и архивирует программы движения, связанные с предыдущим опытом.

Первичная моторная кора лобных долей участвует в произвольном движении. Она имеет нервные связи со спинным мозгом, которые позволяют этой области мозга контролировать мышечные движения. Движение в различных областях тела контролируется первичной двигательной корой, причем каждая область связана с определенной областью моторной коры. Части тела, требующие тонкого управления движением, занимают большие площади моторной коры, а те, которые требуют более простых движений, занимают меньше места. Например, участки двигательной коры, контролирующие движение лица, языка и рук, занимают больше места, чем области, связанные с бедрами и туловищем. Премоторная кора лобных долей имеет нервные связи с первичной двигательной корой, спинным мозгом и мозговым стволом. Премоторная кора позволяет планировать и выполнять правильные движения в ответ на внешние сигналы. Эта кортикальная область помогает определить конкретное направление движения.

Функции префронтальной коры

Префронтальная кора расположена в передней части лобной доли. Она считается окончательным выражением развития человеческого мозга. Она отвечает за познание, поведение и эмоциональную активность. Префронтальная кора получает информацию от лимбической системы (участвует в эмоциональном контроле) и действует как посредник между познанием и чувствами через исполнительные функции. Исполнительные функции — это набор когнитивных навыков, необходимых для контроля и саморегулирования поведения.

Функции дорсолатеральной области префронтальной коры

Это одна из самых недавно сформированных частей человеческого мозга. Она устанавливает связи с тремя другими областями мозга и преобразует информацию в мысли, решения, планы и действия.

Она отвечает за познавательные способности, такие как:

• внимание;
• фокус;
• торможение;
• обслуживание и обработка информации;
• программирование предстоящих действий;
• анализ возможных результатов;
• самоанализ познавательной деятельности;
• анализ ситуации и разработка плана действий;
• способность адаптироваться к новым ситуациям;
• организация поведения по отношению к новой цели.

Литература

1. Collins A., Koechlin E. Reasoning, learning, and creativity: frontal lobe function and human decision-making //PLoS biology. – 2012. – Т. 10. – №. 3. – С. e1001293.
2. Chayer C., Freedman M. Frontal lobe functions //Current neurology and neuroscience reports. – 2001. – Т. 1. – №. 6. – С. 547-552.
3. Kayser A. S. et al. Dopamine, corticostriatal connectivity, and intertemporal choice //Journal of Neuroscience. – 2012. – Т. 32. – №. 27. – С. 9402-9409.
4. Panagiotaropoulos T. I. et al. Neuronal discharges and gamma oscillations explicitly reflect visual consciousness in the lateral prefrontal cortex //Neuron. – 2012. – Т. 74. – №. 5. – С. 924-935.
5. Zelikowsky M. et al. Prefrontal microcircuit underlies contextual learning after hippocampal loss //Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2013. – Т. 110. – №. 24. – С. 9938-9943.
6. Flinker A. et al. Redefining the role of Broca’s area in speech //Proceedings of the National Academy of Sciences. – 2015. – Т. 112. – №. 9. – С. 2871-2875.