Кіріспе
Мидың префронтальды қабығының аймағы
Орбитофронтальды қабық (ОФК) – мидың маңдай бөлігінде орналасқан префронтальды қабықтың аймағы, шешім қабылдау процесінде маңызды рөл атқарады. Адам емес приматтарда ол Бродманның 11, 12 және 13 аймақтарынан, ал адамдарда 10, 11 және 47 аймақтарынан тұрады. ОФК функциялық тұрғыдан вентромедиалдық префронтальды қабықпен байланысты. Сондықтан, бұл аймақ ерекше нейрондық байланыстарымен және атқаратын функцияларымен ерекшеленеді. Ол таламустың медиалдық дорсальды ядросынан проекцияларды қабылдайтын префронтальды қабықтың бөлігі ретінде анықталады және шешім қабылдау кезінде эмоция, дәм, иіс және сыйақы сезімдерін бейнелейді деп саналады. Оның атауы көз ұяларының үстіндегі орналасуынан шыққан. Адамдардың ОФК-сінде айқын жеке айырмашылықтар кездеседі. Соған ұқсас аймақ кеміргіштерде де табылады.
Құрылымы
OFC цитоархитектурасымен ерекшеленетін бірнеше кең аймаққа бөлінеді, оның ішінде Бродман аймағы 47/12, Бродман аймағы 11, Бродман аймағы 14, Бродман аймағы 13 және Бродман аймағы 10. Төрт гирус сульцилердің күрделі кешенімен бөлінеді, бұл кешен көбінесе "H" немесе "K" пішініне ұқсайды. Рострокаудальді ось бойымен созылған екі сулькус – жақтық және орбитальді сулькустар көлденең орбитальді сулькус арқылы байланысады, ол медиолатеральді ось бойымен созылады. Медиальді жағынан медиальді орбитальді гирус иіс сезу сулькусымен гирус ректусынан бөлінеді. Алдыңғы жағынан гирус ректусы және медиальді орбитальді гирустың медиальді бөлігі 11(m) аймағынан, ал артқы жағынан 14 аймағынан тұрады. Артқы орбитальді гирус көбінесе 13 аймағынан тұрады және медиальді және жақтық орбитальді сулькустардың алдыңғы тармақтарымен медиальді және жақтық жағынан шектеледі. 11 аймақ ОФК-нің үлкен бөлігін құрайды, ол медиальді орбитальді гирустың жақтық бөліктерін де, алдыңғы орбитальді гирусты да қамтиды. Жақтық орбитальді гирус көбінесе 47/12 аймағынан тұрады. Бұл каудальді аймақтар, кейде аралық қабықтың бөліктерін де қамтиды, негізінен өңделмеген сенсорлық сигналдарға жауап береді.
Байланыстар
ОФК-нің байланыс жүйесі ростральді-қаудальді ось бойымен шамалы өзгереді. Қаудальді ОФК сезімдік аймақтармен күштірек байланысқа ие, әсіресе пириформды қабықтан тікелей кіріс алады. Қаудальді ОФК миндальша безбен ең күшті байланысқа ие. Ростральді бөлігінде ОФК-ге тікелей сезімдік проекциялар аз түседі және ол миндальша безбен нашар байланысқа ие, бірақ ол бүйірлік префронтальді қабық және парагиппокамппен байланысты. Медиалдық және орбитальді желілерді кейде сәйкесінше "вискомоторлық желі" және "сенсорлық желі" деп атайды.
Өтініш берушілер
ОФК бірнеше сезімдік модальдықтардан проекцияларды қабылдайды. Басты иіс қыртысы, дәм қыртысы, екіншілік соматосенсорлық қыртыс, жоғарғы және төменгі уақытша гирустар (көрнекі ақпаратты жеткізеді) барлығы ОФК-ге проекция жасайды. Естілу кірісінің дәлелдері нашар, бірақ кейбір нейрондар естілу стимулдарына жауап береді, бұл жанама проекция болуы мүмкін екенін көрсетеді.
Эфференттер
Орбитофронталды қабық перириндік және энторинальді қабықтармен өзара байланыста, орбитофронталды қабықтың (OFC) миндальға түсетін синапстары бірнеше мақсатта, оның ішінде базальді миндаль мен миндальдің интеркаляцияланған жасушаларына екі берік жол, сондай-ақ миндальдің орталық ядросына нашар тікелей проекция арқылы жалғанады. ОФК икемді түрде мүмкіндіктерді кодтау, құндылықты кодтау, шешілген құндылықты кодтау, жауаптарды тежеу, жағдайдың өзгеруін үйрену, эмоционалды бағалау, соматикалық маркерлер арқылы мінез-құлықты өзгерту, әлеуметтік мінез-құлықты басқару және жағдай кеңістіктерін бейнелеу сияқты функцияларды атқарады. Бұл теориялардың көпшілігі электрофизиологиялық байқаулар мен зақымдануға байланысты мінез-құлықтағы өзгерістердің кейбір аспектілерін түсіндірсе де, олар көбінесе басқа нәтижелермен қарама-қайшы келеді немесе оларды түсіндіре алмайды. ОФК функцияларының алуан түрлілігін түсіндіретін бір ұсыныс – ОФК жағдай кеңістіктерін, яғни жағдаймен және оның мүмкіндіктерімен байланысты ішкі және сыртқы сипаттамалардың дискретті конфигурациясын кодтайды. Мысалы, ОФК экономикалық құндылықты кодтау ұсынысы, ОФК тапсырманың жағдайлық құндылығын кодтауының көрінісі болуы мүмкін. lOFC-тің оптогенетикалық белсенділігі әдеттегі мінез-құлықтан гөрі мақсатқа бағытталған мінез-құлықты күшейтеді, бұл ықтимал таңдауларға сезімталдықтың артуынан және осыған байланысты ауысудың жеделдеуінен туындауы мүмкін. Ал, mOFC салыстырмалы субъективті құндылықты көрсетеді. lOFC сонымен қатар ынталандыру нәтижелерінің қауымдастықтарын кодтауға қатысады, содан кейін олар mOFC-де құндылық бойынша салыстырылады. Адамдардағы нейросуреттеу зерттеулерінің мета-талдауы медиальді-латеральді валенттілік градиентінің бар екенін көрсетті, онда медиальді ОФК көбінесе сыйақыға, ал латеральді ОФК көбінесе жазаға жауап береді. Сондай-ақ, артқы-алдыңғы абстракция градиенті анықталды, онда артқы ОФК қарапайым сыйақыларға, ал алдыңғы ОФК абстрактілі сыйақыларға көбірек жауап береді. Осыған ұқсас нәтижелер біріншілік және екіншілік сыйақылар бойынша зерттеулердің мета-талдауында да байқалды. ОФК және базальді миндаль (BLA) тығыз байланысты, ал олардың байланысы девальвация тапсырмалары үшін қажет. БЛА немесе ОФК зақымдалғанда, бірақ девальвациядан кейін тек ОФК зақымдалғанда ғана өнімділік нашарлайды. BLA тек мәнге сәйкес айқын нәтижелерді болжайтын белгілерге бағаланған түрде жауап береді, ал ОФК мәнге және белгілер-нәтижелер қауымдастықтарының нақты сезімдік атрибуттарына жауап береді. Оқудың бастапқы кезеңінде нәтижеге жауап беретін ОФК нейрондары әдетте нәтижеді болжайтын белгілер пайда болғанда жауап беруге көшеді, ал BLA зақымдануы осы оқу түрін бұзады. Артқы орбитофронталды қабық (pOFC) миндальға бірнеше жолдар арқылы байланысты, олар автономды жүйке жүйесінің белсенділігін жоғарылатуға және төмендетуге қабілетті. Дофамин нейромодуляторының тежегіш және қоздырғыш жолдар арасындағы тепе-теңдікті қамтамасыз етуде рөл атқаратынына қатысты алғашқы дәлелдер бар, дофамин деңгейінің жоғары болуы автономды белсенділікті күшейтеді. Медиальді ОФК ынталандыру-сыйлық қауымдастықтарын құруға және мінез-құлықты нығайтуға қатысады, ал латеральді ОФК ынталандыру-нәтижелер қауымдастықтарына және мінез-құлықты бағалауға және мүмкін кері қайтаруға қатысады деп ұсынылған. Латеральді ОФК белсенділігі, мысалы, субъектілер жазалау және әлеуметтік жазалау туралы жаңа күтулерді кодтағанда байқалады. Ортаңғы алдыңғы ОФК нейросуреттеу зерттеулерінде субъективті ләззатты үнемі қадағалайды. Алдыңғы ОФК-да сахарозаға деген құштарлық реакциясын күшейтетін гедоникалық ортақ нүкте табылды. ОФК сондай-ақ ядролық аккумбенстегі α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовая кислотасы (AMPA) антагонизмімен туындаған әсерлі жауаптарды аппетиттік жауаптарға қарай бейімдей алады. ОФК амигдаладағы интернейрондарға проекциялар арқылы агрессивті мінез-құлықты модуляциялай алады, бұл вентромедиальді гипоталамусқа глутаминергиялық проекцияларды тежейді.
Электрофизиология
ОФК-дегі нейрондар негізгі күшейткіштерге де, сондай-ақ бірнеше сезімдік салаларда сыйақыны болжайтын сигналдарға да жауап береді. Көрнекі, дәмдік, соматосенсорлық және иіс сезу стимулдарына жауап беру туралы дәлелдер мықты, бірақ есту реакцияларына қатысты дәлелдер нашар. ОФК нейрондарының бір бөлігінде сыйақыға немесе сыйақы сигналдарына нейрондық жауаптар жеке қалаулармен және аштық сияқты ішкі мотивациялық күйлермен реттеледі. Сыйақыны болжайтын сезімталдық сигналдарына жауап беретін нейрондардың бір бөлігі сыйақыға қатысты таңдамалы болып келеді және сигналдың нәтижесі байланысы өзгертілген кезде кері мінез-құлық көрсетеді. ОФК-дегі нейрондар күтілмеген сыйақының болмауына және жазаға да жауап береді. Нейрондардың тағы бір тобы жаңа тітіркендіргіштерге жауап береді және бір күнге дейін таныс тітіркендіргіштерді "есте сақтай" алады. Сигналдық немесе құралдық сыйақы тапсырмалары кезінде ОФК-дегі нейрондар үш жалпы үлгіні көрсетеді: сигналға жауап ретінде белсенділік; сыйақы алудан бұрын белсенділік; сыйақы алуға жауап ретінде белсенділік. Медиалдық префронталдық қабық пен стриатумнан айырмашылығы, ОФК нейрондары қозғалыс арқылы белсенділік көрсетпейді. Алайда, олардың сыйақыны болжауға қатысты жауаптары назарға тәуелді: екі нұсқа арасында назарды ауыстырғанда, бір ОФК популяциясы қазіргі уақытта назардағы элементтің құнын оңтайлы көрсетеді, ал назардан тыс қалған элементтің құнын теріс көрсетеді. Сыйақы мөлшерінің кодталуы да икемді және қазіргі сыйлықтардың салыстырмалы құнын ескереді.
Адамдар
Адам миының префронталды қабығы (ОФК) – адам миының ең аз зерттелген аймақтарының бірі. ОФК сезімдік интеграцияға, нығайтқыштардың эмоционалдық құндылығын бейнелеуге, сондай-ақ шешім қабылдау мен күтуге қатысады деп саналады. Осы арқылы ми күтілетін сыйақыны/жазаны алған сыйақымен/жазамен салыстыра алады, осылайша ОФК бейімделуге қабілетті үйрену үшін өте маңызды. Бұл адамдар, приматтар және кеміргіштер арасында жүргізілген зерттеулермен дәлелденген.
Психиатриялық аурулар
Орбитофронтальды қабықша шекаралық тұлғалық бұзылыс, шизофрения, үлкен депрессиялық бұзылыс, екіполярлық бұзылыс, мәжбүрлеуші-тұқылдық бұзылыс, тәуелділік, посттравмалық стресс бұзылысы, аутизм және паникалық бұзылыс сияқты аурулармен байланысты. Нейробейнелеу зерттеулері түрлі психиатриялық ауруларда дисфункцияға қатысты мәліметтер бергенімен, мінез-құлықтағы орбитофронтальды қабықшаның (ОФҚ) рөлінің түсініксіздігі оның психиатриялық аурулардың патофизиологиясындағы қызметін түсінуді қиындатады. ОФҚ-ның функциясы толыққанды белгісіз, бірақ оның жасушалық стриатум, амигдала, гипоталамус, гиппокамп және периакведуктальді сұр затпен анатомиялық байланыстары сыйақы және қорқынышқа байланысты мінез-құлықты реттеуде маңызды рөл атқаратынын көрсетеді.
Обсессивті-компульсивті бұзылу
ОКЗ-дегі нейросуреттеме зерттеулерінің мета-талдауында, қабық қабатының базальды ганглиялар-таламус-қабық циклының орбитофронтальды сегментіне жататын аймақтарда, мысалы, қаудатты ядро, таламус және орбитофронтальды қабық, гипербелсенділік байқалады. ОКЗ орбитофронтальды қабық (ОФК) пен қабық асты құрылымдарының өзара күшейтуінен туындаған оң кері байланыс циклін көрсетеді деп ұсынылған. Симптомдарды тудыратын тапсырмалар кезінде ОФК көбінесе жоғары белсенділік көрсетеді, ал когнитивтік тапсырмалар көбінесе ОФК-ның гипобелсенділігін тудырады; мұның себебі эмоционалды және эмоционалды емес тапсырмалардың, латеральды және медиальды ОФК-ның айырмашылығы болуы мүмкін, немесе әдістемелердің үйлесімсіздігінен де болуы ықтимал.
Есірткі
Жануарлар моделі және есірткі іздеу мінез-құлқымен байланысты жасушаға тән манипуляциялар тәуелділікте ОФК-нің бұзылуын көрсетеді. Есірткіге тәуелділік бұзылыстары икемді мақсатқа бағытталған мінез-құлық және шешім қабылдаумен байланысты түрлі кемшіліктермен қатар жүреді. Бұл кемшіліктер ОФК зақымдануымен байланысты симптомдармен үйлеседі, сондай-ақ орбитофронтальді сұр заттың азаюымен, тынығу кезіндегі метаболизмнің төмендеуімен және шешім қабылдау немесе мақсатқа бағытталған мінез-құлықты қажет ететін тапсырмалар кезінде ОФК белсенділігінің әлсіреуімен байланысты. Тынығу кезіндегі және шешімге байланысты белсенділіктен өзгеше, есірткімен байланысты ынталар құштарлықпен байланысты күшті ОФК белсенділігін тудырады. Кеміргіштердегі зерттеулер LOFC-BLA проекцияларының өзін-өзі емдеуді қалпына келтіру үшін қажетті екенін де көрсетеді. Бұл нәтижелердің барлығы белгілі бір стимулдармен байланысты нәтижелерді кодтаудағы ОФК рөлімен сәйкес келеді. Есірткіге тәуелділікке қарай ұлғаю шешім қабылдаудың модельге негізделген түрінен, онда болашақ нәтижелердің ішкі моделі шешімдерге бағыттайды, модельге тәуелді оқытуға қарай өзгеруі мүмкін, онда шешімдер күш-жігер тарихына негізделген. Модельге негізделген оқыту ОФК-ге қатысады және икемді, мақсатқа бағытталған, ал модельге тәуелді оқыту көбірек қатаң; ОФК дисфункциясына байланысты модельге тәуелді мінез-құлыққа ауысу, есірткінің дұрыс емес қолданылуынан туындаған сияқты, есірткі іздеу әдеттеріне себеп болуы мүмкін.
Әдептік бұзылулар
Жүріс-тұрыс бұзылысы құрылымдық және функционалдық аномалиялармен, сондай-ақ әсерлік тапсырмалар орындалған кездегі функционалдық аномалиялармен байланысты. Агрессиямен байланысты орбитофронталды қабықшаның (OFC) құрылымындағы, активтілігіндегі және функционалдық байланыстағы аномалиялар анықталды.
Сезімталдық бұзылуы
Нейросуреттеу зерттеулері депрессия мен биполярлы бұзылыста ОФК-да аномалияларды анықтады. Нейросуреттеу зерттеулерінде анықталған медиалдық/сыйақы және латералдық/жазалау градиентімен сәйкес, кейбір нейросуреттеу зерттеулері депрессияда латералдық ОФК белсенділігінің жоғарылағанын, сондай-ақ медиалдық ОФК-ның өзара байланысының төмендегенін және латералдық ОФК-ның өзара байланысының күшейгенін көрсетті. Биполярлы бұзылыста, әсіресе маниялық эпизодтар кезінде, латералдық ОФК-ның белсенділігінің төмендеуі жиі байқалады.
Кеміргіштер
Кеміргіштерде ОМҚ толыққанды агранулярлы немесе дисгранулярлы болады, сондай-ақ шешім қабылдау міндеттерінде жасырын айнымалыларды қолдану мүмкіндігі де бар.
Зақым
ОФК-нің мидың зақымдануы нәтижесінде жойылуы көбінесе тежелудің жоғалуынан туындайтын мінез-құлық үлгісіне алып келеді. Мысалдарға шамадан тыс қапа болу, жоғары сексуалдық белсенділік, нашар әлеуметтік өзара әрекеттесу, шектен тыс құмар ойындарға бейімділік, есірткілерді (алкоголь мен темекіні қоса) қолдану және басқаларға деген сезімталдықтың төмендеуі жатады. Кейбір фронтотемпоральды деменциямен ауырған науқастардың тежелудің жоғалуынан туындаған мінез-құлқының себебі ОФК-нің дегенерациясы деп саналады.
Тосқауыл
ОФК байланыстары бұзылған кезде, түрлі танымдық, мінез-құлықтық және эмоционалдық салдарлар туындауы мүмкін. Зерттеулер, ОФК-ның бұзылған байланысы/тізбегімен байланысты негізгі бұзылулардың шешім қабылдау, эмоцияларды реттеу, импульсивтік бақылау және сыйақы күтумен байланысты екенін көрсетеді. Жақында жүргізілген көп түрлі нейробейнелеу зерттеуі, ОФК-ның қабықша асты лимбикалық құрылымдармен (мысалы, амигдала немесе гиппокамп) және басқа да фронталды аймақтармен (мысалы, дорсальды префронталды қабықша немесе алдыңғы сингулярлық қабықша) құрылымдық және функционалдық байланысының бұзылуы, клиникалық түрде үдемелі ересектерде ОФК-ның әсерін (мысалы, қорқыныш) қалыптан тыс өңдеуімен байланысты екенін көрсетті. Шешім қабылдаудағы мәселелердің айқын бір көрінісі – есірткіге тәуелділік/заттық тәуелділік, ол стриато-таламо-орбитофронталды тізбегінің бұзылуынан туындауы мүмкін. Көңіл шоғырландыру тапшылығы және гипербелсенділік синдромы (КШГС) де мотивацияны, сыйақыны және импульсивтілікті бақылайтын нейрондық сыйақы тізбегінің дисфункциясына, соның ішінде ОФК жүйелеріне қатысты. Кейбір деменция түрлері де ОФК байланысының бұзылуымен байланысты. Фронтотемпоральді деменцияның мінездік түрі, ОФК байланысына қатысқан ақ және сұр заттың проекциялық талшықтарының нейрондық атрофиясымен байланысты. Соңында, кейбір зерттеулер Альцгеймер ауруының кейінгі сатыларында ОФК жүйелерінің байланысындағы өзгерістердің әсер ететінін ұсынады.
Көзбен ажырату сынағы
Көзбен ажырату сынағының екі компоненті бар. Бірінші компонентте, "қайта оқытуда", қатысушыларға екі суреттің бірі – А және В суреттері көрсетіледі. Олар А суреті көрсетілгенде батырманы басқанда сыйлық алатынын, ал В суреті көрсетілгенде батырманы басқанда жазаланатынын үйренеді. Бұл ереже орнатылғаннан кейін, ереже өзгеріп кетеді. Яғни, енді А суреті емес, В суреті үшін батырманы басу дұрыс болады. Көптеген дені сау қатысушылар бұл ережені дер кезінде ұстанып алады, бірақ ОМҚ (офтальмокортикалық қабық) зақымдалған науқастар бастапқы күшейту үлгісіне жауап беруді жалғастырады, бірақ қазір соған табандылық танытқандары үшін жазаланады. Rolls және авторлар бұл мінез-құлықтың ерекше екенін атап өтті, себебі науқастар ережені түсінгендерін хабарлады. Сынақтың екінші компоненті – "жою". Мұнда да қатысушылар А суреті үшін, бірақ В суреті үшін емес, батырманы басуға үйренеді. Бірақ бұл жолы ереже өзгермейді, керісінше, мүлдем басқаша болады. Енді қатысушыға екі суреттің біріне жауап ретінде батырманы басу үшін жаза беріледі. Дұрыс жауап – батырманы мүлдем баспау, бірақ ОМҚ дисфункциясы бар адамдар үшін жазаға қарамастан, батырманы басуға қарсы тұру қиын.
Айованың құмар ойындар тапсырмасы
Шын өмірдегі шешім қабылдауды модельдеуші, Айованың құмар ойындары тапсырмасы танымдық және эмоциялық зерттеулерде кеңінен қолданылады. Қатысушыларға компьютер экранында төрт түрлі виртуалды карта жинағы ұсынылады. Оларға әрбір картаны таңдағанда ойын ақшасы ұтып алу мүмкіндігі бар екені айтылады. Ойынның мақсаты – мүмкіндігінше көп ақша табу. Бірақ, кейде карта таңдағанда ақша жоғалту да болуы мүмкін. Тапсырманың мәні – жасырын болуы, яғни қатысушылар ережелерді саналы түрде анықтамай, өздерінің «ішкі сезіміне» сүйене отырып карта таңдауы керек. Екі жинақ «жаман жинақтар» болып табылады, ол жинақтар ұзақ уақыт бойы жалпы сомада шығынға алып келеді; ал қалған екі жинақ «жақсы жинақтар» болып табылады және уақыт өте келе жалпы сомада пайда әкеледі. Көптеген дені сау қатысушылар әр жинақтан карталарды сынап көреді, және шамамен 40-50 таңдаудан кейін жақсы жинақтарға көбірек назар аудара бастайды. Алайда, орбитофронталды қабықтың (ОФҚ) дисфункциясы бар пациенттер жаман жинақтарды таңдауын жалғастырады, тіпті жалпы алғанда ақша жоғалтып жатқанын білгенімен де. Гальваникалық тері реакциясын бір мезгілде өлшеу көрсетіп тұр, дені сау қатысушылар жаман жинақтардың үстінде тек 10 рет таңдағаннан кейін «стресс» реакциясын көрсетеді, жинақтардың жаман екенін саналы түрде сезінуден бұрын. Ал ОФҚ дисфункциясы бар пациенттерде жазалауға дайындалу кезіндегі физиологиялық реакция ешқашан дамымайды. Бехара және оның әріптестері мұны соматикалық маркер гипотезасымен түсіндіреді. Қазіргі уақытта Айованың құмар ойындары тапсырмасы бірнеше зерттеу топтарымен функционалдық магнетизм-резонанстық томография (фМРТ) арқылы қолданылып, сау еріктілердегі және шизофрения және обсессивтік-компульсивтік бұзылыстар сияқты жағдайлары бар клиникалық топтардағы мидың қай аймақтары белсендірілетінін зерттеу үшін пайдаланылуда. «Фоп-па» тесті – әлеуметтік жағдайды сипаттайтын бірнеше оқиғалар жиынтығы, онда біреу дұрыс емес нәрсе айтқан немесе ұятты жағдай орын алған. Қатысушының міндеті – не айтылғанын, неліктен ұятты болғанын, адамдардың реакциясы қандай болғанын анықтау, сондай-ақ фактілік бақылау сұрағына жауап беру. Алғашқыда аутизм спектріндегі адамдар үшін жасалған болса да, бұл тест ОФҚ дисфункциясы бар пациенттерге де сезімтал, олар оқиғаны толық түсінгеніне қарамастан, әлеуметтік жағынан ұятты жағдай болған кезде баға бере алмайды.