Neurofisiología de las funciones ejecutivas y atencionales.
Las funciones ejecutivas son procesos cognitivos que regulan
y ejecutan procesos cognitivos como planificación, categorización, memoria de
trabajo, atención, resolución de problemas, razonamiento verbal, inhibición conductual,
flexibilidad mental, iniciación y evaluación de conductual. Son la interfase
entre lo sensorial y la ejecución.
A diferencia del cerebro de animales, en el cerebro humano
se observa un gran desarrollo de corteza prefrontal, que se condice con el
papel coordinador central de las funciones ejecutivas que toma esta corteza.
Esta corteza conecta con todo el cerebro, y con todas las cortezas de
asociación (primaria, secundaria y multimodal), aunque principalmente la
conexión es más robusta entre cortezas prefrontales. La corteza prefrontal
ejerce un control sobre procesamiento sensorial categorizando toma de
desiciones.
La cortea prefrontal se divide en tres regiones:
1. Corteza prefrontal dorsolateral.
2. Corteza prefrontal orbitofrontal.
3. Corteza prefrontal medial.
El estrógeno es un regulador de plasticidad, particularmente de plasticidad hebbiana desde cortezas de asociación hacia corteza frontal. Además cumple un papel neuroprotector.
1. Corteza prefrontal dorsolateral.
2. Corteza prefrontal orbitofrontal.
3. Corteza prefrontal medial.
El estrógeno es un regulador de plasticidad, particularmente de plasticidad hebbiana desde cortezas de asociación hacia corteza frontal. Además cumple un papel neuroprotector.
Desde el nacimiento existen conexiones de PFCx con lóbulos
parietal y occipital, lo cual permite:
- Reconocer caras y
expresiones faciales, esto a través de corteza de asociación visual.
- Memoria declarativa y
espacial, gracias principalmente a hipocampo y corteza entorrinal.
- Vocalizaciones por el área
perisilviana izquierda, es decir, el área de Wernicke y Broca.
Las capas II, III, que tienen que ver con conectividad
cortical, están muy desarrolladas en la corteza prefrontal, se conecta con
muchas otras cortezas. También observamos territorios dendríticos muy ricos en
la capa V.
Con respecto a conductas orientadas a metas, el sistema
activante ascendente (desde LC, nigra, LA, TMN, VTA, y núcleos dorsales del
rafé) tiene eferencias muy robustas a la capa 5.
La corteza PF dorsolateral es la cognición superior, todo lo
que tiene que ver con categorización, planificación, personalidad, conductas
orientadas a metas, y memoria de trabajo. Por otra parte, la orbitofrontal
tiene que ver con interocepción, ínsula y la vía corticolímbica, metas asociadas
a emociones, valor hedónico de recompensa, y procesamiento sensorial.
Finalmente la corteza medial de PF da cuenta de inhibición conductual y control
visceral.
Además la corteza dorsolateral se conecta robustamente con
el sistema motor, además comunicación recíproca con núcleos basales.
La hipótesis del marcador somática sugiere que la corteza
prefrontal medial etiqueta eventos o personas con un significado emotivo, lo
que nos provoca “presentimientos”, afectando la toma de desiciones.
Lesiones frontales provocan síndrome dis-ejecutivo,
desinhibición conductual, dificultad de planificar, déficit emocional, pérdida
de la memoria de trabajo.
Todas las lesiones
frontales parecen provocar desinhibición conductual, por lo que el sistema
responde de manera refleja. Los distintos aspectos que puede ser afectados se
miden con paradigmas, como el paradigma de clasificación de Winconsin (mide
flexibilidad), y el paradigma de apuestas, entre otros. Los niños también
tienen problemas cumpliendo estos paradigmas.
La memoria de trabajo es aquella que nos permite tener
información disponible para cumplir una meta, y probablemente pocos minutos
luego de la meta, ésta se borra. Estaría en corteza prefrontal dorsolateral,
estas neuronas aumentan su actividad y la mantienen - en lo posible - por cuanto dure la tarea, es decir,
están muy activas en la latencia entre el estímulo y la respuesta. Esta
característica depende fuertemente de entradas dopaminérgicas y noradrenalina.
El éxito de cumplir la instrucción como la memoria de trabajo está relacionada
con la liberación de histamina a través de conexiones directas de TMN.
Existen neuronas que responden a estímulos muy específicos,
por ejemplo movimientos diagonales, bordes, caras, etc. Si el estímulo es
recompensante, la capacidad de mantener la actividad aumenta. La actividad
neuronal cambia si la instrucción es distinta, la respuesta de la neurona
depende de la instrucción, no del estímulo.
La corteza orbitofrontal da el componente hedónico, recibe
información de gusto y olfato, por lo que se cree que tiene que ver con el
“valor” de recompensa del alimento. En experimentos, si ratas pueden
autoestimular esta región, lo harán constantemente por el aumento de dopamina
que les generará. Tiene relación también con la predicción de la recompensa.
La atracción por una recompensa no es siempre la misma, es
relativa al contexto.
En lesiones de corteza prefrontal medial vemos una falta de
inhibición en el manejo emocional. En procesamiento de emoción aumenta su
actividad junto a la amígdala. Se sabe que esta corteza genera inhibición de
miedo por habituación, tiene una proyección glutamatérgica a un subnúcleo de la
amígdala GABAérgico que, dicho muy someramente, inhibe el miedo. En estrés post
traumático (se observó en personas que participaron en la guerra en
Yugoslavia), se observaba una menor actividad en la corteza prefrontal medial
tanto basal como por estímulos.
Existe un loop cortico-estriatal que permite detectar
actividad en corteza prefrontal asociada a recompensas, es la conectividad
entre vía mesolímbica y corteza. El componente hedónico es muy importante para
mantener la motivación.
Lo que se observa depende de nuestro foco atencional,
concentramos en un aspecto del escenario.
Atención es un “proceso cognitivo de selectivamente
concentrarse en un aspecto del medio ambiente mientras se ignoran otros
eventos”. Tiene un mecanismo similar al campo receptivo centro-periferia, en el
sentido en que resalta solo un aspecto. Dividimos la atención en:
- Atención exógena: Un estímulo externo capta nuestra atención de manera involuntaria. Hay una actividad alta en todo el cerebro.
- Atención endógena o ejecutiva: Genera una inhibición de todo el sistema.
Este procesamiento foco-entorno depende de entradas noradrenérgicas y dopaminérgicas.
Las evidencias dan cuenta de que las neuronas precorticales
responden más robustamente cuando atienden a un estímulo, es decir la respuesta
es mayor cuando hay una tarea predeterminada, cuando hace “sentido”.
Existe un sistema fronto-parietal en el control de la atención,
que recluta cortezas de asociación más elaboradas que proyectan a la corteza
dorsolateral.
En animales visuales una región clave es el campo visual
frontal (FEF) en dl-PFCx que contiene un mapa espacial retinocéntrico, son casi
un relevo hacia frontal. Cuando se estimula FEF, se induce un movimiento ocular sacádico hacia la
región de interés.
Cortezas frontal y parietal participan en asignar la
atención. El área intraparietal lateral (LIP), en donde se observan campos
receptivos visuales que responden selectivamente a estímulos que atraen nuestra
atención (exógena ejecutiva).
LIP codificaría un “mapa de prioridades” que especifica, de
todo el amplio espectro de estímulos, cuales son los que merecen nuestra
atención (en función de un objetivo específico). Las neuronas del area
intraparietal lateral son claves en el control atencional.
Evidencia sugiere que individuos con ADHD presentan anomalías en el eje estriado-PFCx, particularmente una menor actividad de las entradas noradrenérgicas (LC) y dopaminérgicas (VTA). Grado de alerta disminuido. Modafinilo disminuye recaptura de dopamina y noradrenalina, mejora la vigilia, cognición, y aumenta histamina en corteza prefrontal. El factor genético (76% de los casos; sugiere heredabilidad) y el ambiental (tabaquismo durante el embarazo) son claves en el desarrollo de ADHD.
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