Задняя поясная кора ( ЗПК ) — это каудальная часть поясной коры , расположенная позади передней поясной коры . Это верхняя часть « лимбической доли ». Поясная кора состоит из области вокруг средней линии мозга . Окружающие области включают ретроспленальную кору и предклинье .
Цитоархитектонически задняя поясная кора связана с полями Бродмана 23 и 31 .
PCC образует центральный узел в сети режима по умолчанию мозга. Было показано, что он взаимодействует с различными мозговыми сетями одновременно и участвует в различных функциях. [1] Наряду с предклиньем, PCC была вовлечена в качестве нейронного субстрата для человеческого сознания в многочисленных исследованиях как анестезированных, так и вегетативных (кома) состояний. Исследования с помощью визуализации указывают на важную роль PCC в боли и извлечении эпизодической памяти. [2] Увеличение размера вентральной PCC связано со снижением производительности рабочей памяти . [3] PCC также была сильно вовлечена в качестве ключевой части нескольких внутренних контрольных сетей. [4] [5]
Задняя поясная кора лежит позади передней поясной коры , образуя часть заднемедиальной коры, вместе с ретроспленальной корой (поля Бродмана 29 и 30 ) и предклиньем (расположено сзади и выше PCC). PCC вместе с ретроспленальной корой образует ретроспленальную извилину . Задняя поясная кора граничит со следующими областями мозга: краевой ветвью поясной борозды (сверху), мозолистым телом (снизу), теменно-затылочной бороздой (сзади) и полем Бродмана 24 (спереди). [4]
Задняя поясная извилина считается паралимбической корковой структурой , состоящей из полей Бродмана 23 и 31. Как часть паралимбической коры, она имеет менее шести слоев, помещая свою клеточную архитектуру между шестислойным неокортексом и более примитивным аллокортексом основных лимбических структур. Она также связана с гиппокампцентрическим подразделением паралимбической зоны. Цитоархитектура PCC не совсем однородна, вместо этого она содержит отдельные передние и дорсальные подрегионы, которые все чаще понимаются как различные по функции, а также цитоархитектурной структуре. [4]
У нечеловекообразных приматов хорошо документированы следующие структурные связи задней поясной извилины: [4]
Как и в других областях заднемедиальной коры, задняя поясная кора не имеет очевидных связей с первичными сенсорными или моторными областями. Таким образом, маловероятно, что она участвует в низкоуровневой сенсорной или моторной обработке. [4]
Хотя многие из связей у нечеловеческих приматов могут присутствовать у людей, они менее хорошо документированы. Исследования показали сильные реципрокные связи со структурами памяти медиальной височной доли , такими как энторинальная кора и парагиппокампальная извилина , последняя участвует в ассоциативном обучении и эпизодической памяти. [6] У людей PCC также связана с областями, участвующими в эмоциях и социальном поведении, внимании ( латеральная интрапариетальная кора и предклинье ), обучении и мотивации (переднее и латеральное таламическое ядро , хвостатое ядро , орбитофронтальная кора и передняя поясная кора ). [5] [7]
Задняя поясная кора имеет высокую степень связности и является одной из самых метаболически активных областей мозга, но нет единого мнения относительно ее когнитивной роли. [4] [5] Мозговой кровоток и скорость метаболизма в PCC примерно на 40% выше, чем в среднем по мозгу. Высокая функциональная связность PCC означает обширные внутренние сети связности (сети областей мозга, участвующих в ряде задач, которые разделяют общие пространственно-временные паттерны активности). [4]
Задняя поясная кора была связана с исследованиями повреждений с пространственной памятью , конфигурационным обучением и поддержанием дискриминативного избегающего обучения . [6] Совсем недавно было показано, что PCC проявляет интенсивную активность, когда автобиографические воспоминания (например, касающиеся друзей и семьи) успешно вспоминаются. В исследовании, включающем автобиографические воспоминания, каудальная часть левой PCC была единственной структурой мозга, высокоактивной у всех испытуемых. [6] Более того, PCC не показывает такую же активацию во время попыток, но безуспешного извлечения, что подразумевает важную роль в успешном извлечении памяти (см. ниже: Болезнь Альцгеймера ). [6]
Задняя поясная кора также была прочно связана с эмоциональной значимостью. [6] [7] Таким образом, была выдвинута гипотеза, что эмоциональная важность автобиографических воспоминаний может способствовать силе и последовательности активности в PCC при успешном припоминании этих воспоминаний. [6] Задняя поясная кора значительно билатерально активируется эмоциональными стимулами, независимо от валентности (положительной или отрицательной). Это контрастирует с другими структурами в лимбической системе, такими как миндалевидное тело , которое, как считается, непропорционально реагирует на отрицательные стимулы, или левый лобный полюс , который активируется только в ответ на положительные стимулы. Эти результаты подтверждают гипотезу о том, что задняя поясная кора опосредует взаимодействие между эмоциями и памятью.
Задняя поясная кора демонстрирует связь с широким спектром внутренних сетей управления. Ее наиболее широко известная роль — центральный узел в сети режима по умолчанию (DMN) . Сеть режима по умолчанию (и PCC) очень реактивна и быстро деактивируется во время задач с направленным наружу или в настоящее время центрированным вниманием (например, рабочая память или медитация). [4] [8] И наоборот, DMN активна, когда внимание направлено внутрь (во время эпизодического восстановления памяти, планирования и мечтаний). Неспособность DMN деактивироваться в нужное время связана с плохой когнитивной функцией, тем самым указывая на ее важность для внимания. [4]
В дополнение к сети режима по умолчанию задняя поясная кора также участвует в дорсальной сети внимания (нисходящий контроль зрительного внимания и движения глаз) и лобно-теменной контрольной сети (участвует в исполнительном контроле моторики). [4] Кроме того, исследования с помощью фМРТ показали, что задняя поясная кора активируется во время визуальных задач, когда задействована некоторая форма денежного стимула, по сути функционируя как нейронный интерфейс между областями, связанными с мотивацией, и нисходящим контролем зрительного внимания. [9] [10]
Связь между этими сетями в PCC не до конца понятна. Когда активность увеличивается в дорсальной сети внимания и лобно-теменной сети контроля , она должна одновременно уменьшаться в DMN тесно коррелированным образом. Эта антикоррелированная картина указывает на различные различия и важность субрегионов в задней поясной коре. [4]
Учитывая связь PCC с DMN, с подавленной активностью задней поясной извилины, благоприятствующей низкой когнитивной интроспекции и более высокому внешнему вниманию, и повышенной активностью, указывающей на извлечение памяти и планирование, была выдвинута гипотеза, что эта область мозга активно участвует в отслеживании внутренних и внешних изменений и в содействии новому поведению или мышлению в ответ. Высокая активность, таким образом, будет указывать на продолжение работы с текущим когнитивным набором, в то время как более низкая активность будет указывать на исследование, гибкость и возобновленное обучение. [5]
Альтернативная гипотеза больше фокусируется на различии между дорсальной и вентральной субрегионами и учитывает их функциональное разделение. В этой модели предполагается, что PCC играет главную регулирующую роль в фокусировании внутреннего и внешнего внимания. Растущие доказательства того, что PCC участвует как в интеграции воспоминаний о переживаниях, так и в инициировании сигнала для изменения поведенческих стратегий, подтверждают эту гипотезу. Согласно этой модели, PCC играет решающую роль в контроле состояния возбуждения, широты фокуса и внутреннего или внешнего фокуса внимания. Эта гипотеза подчеркивает PCC как динамическую сеть, а не фиксированную и неизменную структуру. [4]
Хотя обе гипотезы являются результатом научных исследований, роль PCC до сих пор не до конца изучена, и предстоит еще много работы, чтобы исследовать степень их достоверности. [4] [5]
В результате нейровизуализационных исследований и субъективных описаний было обнаружено, что PCC активируется во время мышления, связанного с собой, и деактивируется во время медитации . [11] [12] [13] [14] С помощью генеративного топографического картирования было также обнаружено, что неотвлекаемое, непринужденное блуждание ума соответствует деактивации PCC, тогда как отвлеченное и контролируемое осознание соответствует активации PCC. [11] Эти результаты тесно связаны с выводами о роли PCC в DMN .
Структурные и функциональные аномалии в PCC приводят к ряду неврологических и психиатрических расстройств. PCC, вероятно, интегрирует и опосредует информацию в мозге. Поэтому функциональные аномалии PCC могут быть накоплением отдаленных и широко распространенных повреждений в мозге. [4]
PCC часто поражается нейродегенеративными заболеваниями. [15] Фактически, сниженный метаболизм в PCC был идентифицирован как ранний признак болезни Альцгеймера и часто присутствует до клинической диагностики. [4] Сниженный метаболизм в PCC, как правило, является частью диффузной картины метаболической дисфункции в мозге, которая включает медиальные структуры височной доли и передний таламус, отклонения, которые могут быть результатом повреждения в изолированных, но связанных областях. [4] Например, Мегуро и др. (1999) показывают, что экспериментальное повреждение ринальной коры приводит к гипометаболизму PCC. [16] При болезни Альцгеймера метаболические отклонения связаны с отложением амилоида и атрофией мозга с пространственным распределением, которое напоминает узлы сети режима по умолчанию . [4] На ранних стадиях болезни Альцгеймера функциональная связность в пределах DMN снижается, что влияет на связь между PCC и гиппокампом , и эти измененные паттерны могут отражать генетический статус ApoE (фактор риска, связанный с заболеванием). [4] Было обнаружено, что нейродегенеративные заболевания распространяются «подобно прионам» по мозгу. [4] Например, когда белки амилоид-b и TDP-43 находятся в своей аномальной форме, они распространяются через синапсы и связаны с нейродегенерацией . [4] Эта передача аномального белка будет ограничена организацией связей белого вещества и потенциально может объяснить пространственное распределение патологии в пределах DMN при болезни Альцгеймера. [4] При болезни Альцгеймера топология связей белого вещества помогает предсказывать атрофические паттерны, [17] возможно, объясняя, почему PCC поражается на ранних стадиях заболевания. [4]
Расстройства аутистического спектра (РАС) связаны с метаболическими и функциональными отклонениями в ЗКП. У людей с РАС наблюдается снижение метаболизма, аномальные функциональные реакции и снижение функциональной связности. [4] Одно исследование показало, что эти снижения выражены в ЗКП. [ необходим неосновной источник ] [18] Исследования показали, что отклонения в реакциях поясной извилины во время межличностного взаимодействия коррелируют с тяжестью симптомов при РАС, а отсутствие дезактивации в ЗКП, зависящей от задачи, коррелирует с общей социальной функцией. [4] Наконец, посмертные исследования показывают, что ЗКП у пациентов с РАС имеет цитоархитектонические отклонения, включая сниженные уровни рецепторов ГАМК А и участков связывания бензодиазепинов . [4]
Было высказано предположение, что СДВГ является расстройством DMN , при котором нейронные системы нарушаются неконтролируемой активностью, что приводит к провалам внимания. [19] В метаанализе структурных исследований МРТ Накао и др. (2011) обнаружили, что у пациентов с СДВГ наблюдается увеличение левой PCC, [20] что предполагает, что аномалии развития влияют на PCC. Фактически, функция PCC является аномальной при СДВГ. [4] В пределах DMN функциональная связность снижена, и активность в состоянии покоя используется для диагностики СДВГ у детей. [4] Лечение СДВГ включает психостимулирующие препараты, которые напрямую влияют на активность PCC. [4] Другие исследования, посвященные лекарствам для лечения аномалий PCC, сообщают, что PCC может реагировать только на лечение стимуляторами, а эффективность лекарств может зависеть от уровня мотивации. [4] Кроме того, СДВГ был связан с геном SNAP25 . У здоровых детей полиморфизм SNAP25 связан с объемом рабочей памяти, измененной структурой PCC и зависимыми от задачи паттернами дезактивации PCC при выполнении задания на рабочую память. [21]
Аномальная функциональная связность PCC была связана с большой депрессией , с различными результатами. В одном исследовании сообщается об увеличении функциональной связности PCC, [22] в то время как в другом показано, что у нелеченных пациентов была снижена функциональная связность от PCC до хвостатого ядра . [23] В других исследованиях рассматривалось взаимодействие между PCC и субгенуальной поясной областью ( область Бродмана 25 ), областью мозга, которая потенциально вызывает депрессию. [4] Передний узел DMN частично образован высокосвязанной PCC и областью Бродмана 25. Эти две области метаболически сверхактивны при резистентной к лечению большой депрессии . [24] Связь между активностью в PCC и области Бродмана 25 коррелирует с руминацией , особенностью депрессии. [25] Эта связь между двумя областями может влиять на реакцию пациентов на лекарства. Уже было обнаружено, что обе области демонстрируют изменения в метаболизме после лечения антидепрессантами . Кроме того, у пациентов, прошедших глубокую стимуляцию мозга , наблюдается повышенный метаболизм глюкозы и мозговой кровоток в ЗПК, а также изменение поля Бродмана 25. [ 4]
Аномальная активность в PCC была связана с шизофренией , психическим расстройством с такими общими симптомами, как галлюцинации , бред , дезорганизованное мышление и отсутствие эмоционального интеллекта . Общим между симптомами является то, что они связаны с неспособностью различать внутренние и внешние события. Два исследования ПЭТ у пациентов с шизофренией показали аномальный метаболизм в PCC. В одном исследовании сообщается, что метаболизм глюкозы был снижен у людей с шизофренией, [26] в то время как в другом показан аномальный метаболизм глюкозы, который был сильно коррелирован в подушке и PCC. [27] В последнем исследовании взаимодействие таламуса с лобными долями было снижено, что может означать, что шизофрения влияет на таламокортикальные связи. Дополнительные аномалии в PCC, аномальное связывание NMDA , каннабиноидных и ГАМКергических рецепторов были обнаружены при посмертной авторадиографии людей с шизофренией. [28] Аномалии в структуре и связях белого вещества PCC также были зарегистрированы у пациентов с шизофренией. У тех, у кого был плохой исход, часто наблюдался уменьшенный объем PCC. [27] Кроме того, у некоторых пациентов с шизофренией обнаруживаются аномалии белого вещества в поясной извилине , структуре, которая соединяет PCC с другими лимбическими структурами. [29] В исследованиях функциональной МРТ аномальная функция PCC была связана с увеличением и уменьшением функциональной связанности. [30] Также наблюдаются аномальные реакции PCC во время выполнения задач . [31] Эти аномалии могут способствовать возникновению психотических симптомов у некоторых людей с шизофренией. Исследования влияния психоделического препарата псилоцибина показывают, что измененное состояние сознания, вызванное этим препаратом, может быть связано с аномальным метаболизмом и функциональной связанностью PCC, а также со снижением силы антикорреляций между DMN и лобно-теменной контрольной сетью (FPCN). [32] Поскольку эти сети способствуют внутреннему и внешнему познанию, аномалии в ЗПК могут способствовать возникновению психоза при некоторых типах шизофрении .
После черепно-мозговой травмы (ЧМТ) были выявлены аномалии в ЗКК. Часто травмы головы вызывают обширное аксональное повреждение , которое разъединяет области мозга и приводит к когнитивным нарушениям . Это также связано с уменьшением метаболизма в ЗКК. [33] Исследования производительности при выполнении простых задач на время реакции выбора после ЧМТ [34] показывают, в частности, что модель функциональной связи от ЗКК до остальной части DMN может предсказывать нарушения ЧМТ. Они также обнаружили, что более сильное повреждение поясного пучка , который соединяет ЗКК с передней частью DMN , коррелирует с устойчивым нарушением внимания. В последующем исследовании было обнаружено, что ЗКК связаны с трудностями переключения с автоматических на контролируемые реакции. [35] В рамках выбранных задач у пациентов с ЧМТ наблюдалось нарушение двигательного торможения, которое было связано с неспособностью быстро реагировать на ЗКК. В совокупности это говорит о том, что неспособность контролировать активность ЗКК/ ДМН может привести к провалам внимания у пациентов с ЧМТ .
Накапливаются доказательства дисфункции PCC, лежащей в основе многих психических расстройств, начинающихся в детском/подростковом возрасте. [36] Кроме того, у пациентов с тревожными расстройствами наблюдается связь между повышенной активностью PCC, связанной с угасанием, и большей тяжестью симптомов. [37] Дисфункция PCC также может играть роль в тревожных расстройствах в подростковом возрасте. [38]
Подробную информацию об определениях поясной извилины с помощью МРТ на основе атласа мозга Дезикана-Киллиани см.: