额叶位于大脑半球最前端,占大脑半球表面的前1/3,是大脑发育中最高级的部分,是人体重要的神经组织区域之一。它主要包括皮质运动区、运动前区、皮质侧视中枢、运动性语言中枢、书写中枢、额叶联合区和排尿排便中枢等几个功能区。①皮质运动区:位于中央前回,是锥体束的主要发源地,主要支配对侧的随意运动;②运动前区:位于皮质运动区前方,与联合运动和姿势调节、共济运动有关;③皮质侧视中枢:位于额中回后部,支配双侧眼球同时向对侧注视及头颈向对侧转动;④运动性语言中枢:位于额下回后部,分析综合与语言发音有关肌肉的刺激,并能与口唇、舌和喉肌的相应运动中枢配合,共同完成复杂的语言功能;⑤书写中枢:位于额中回后部,此区受损时产生书写不能症。⑥额叶联合区:位于额叶前部,与认知、情感和精神行为有关。⑦排便、排尿中枢:位于旁中央小叶,如此部位损害,可引起二便失禁。
首先,前额叶是一个非常重要的行使工作记忆的脑结构,如果损伤了,简单的工作记忆的功能就不能完成。
其次,信息在前额叶不但被储存,还有加工过程,从而使得猴子可以做出后面的行为。
最后,信息加工过程是通过前额叶里某些神经元延迟性的持续放电完成的。
前额叶的其他功能
纠错功能或者称翻转学习功能,对于人类适应外界变化是非常重要的。开车时,前面的路被堵了,我们会很快做出反应:绕行。做一个项目,试了几次不成功,就必须改变做法。威斯康星卡片分类测试是常用的神经心理测评方法,可以部分反映前额叶的纠错功能。受试者被要求按照扑克牌的三个要素(数字、颜色、形状)中的一个将牌进行配对。譬如被试者一开始是按照数字来配对,这时护士告诉他错了,他得到这个信息后马上反馈,不再按照数字分,转而按照颜色分,然后护士说对了,这时他就知道配对的规则是颜色不是数字。他可以十次、一百次地按照颜色分类来做。但在之后的测试中,护士会突然改变规则,且不告诉被试者。当受试者还在按照颜色分类配对卡片的时候,护士突然告诉他错了。这时正常人一般来说试两次就知道什么是对的规则,但对于患有精神分裂症的人来说,他们往往会三次、四次一直试下去,这代表他的前额叶功能出现了障碍。
威斯康星卡片分类测试
信息整合功能
进入大脑的信息是如何整合的? 当有人跟你谈到美国旧金山的金门大桥时,假如你去过那里,马上会在大脑的不同部位显示不同的信息:一块显示大桥的地理位置,一块显示大桥颜色,还有一块可能是桥的形状,等等。而前额叶皮层则具有整合功能,可以把来自不同脑区的不同信息进行整合,最后形成关于大桥的全面信息,这是前额叶很重要的高级功能。
规划目标功能
一个猴子想要吃到对面的香蕉,但香蕉离它较远,前面有栏杆它又过不去,这时它会用边上的竹竿去钩过来吃。当一根竹竿够不到,假如现场有两根竹竿,猴子是不知道把两根竹竿接起来去钩香蕉的,但是猩猩就会想到。如果把完成一件事作为一个大目标,正常人会通过规划将其分解成几个子目标逐一完成,而当前额叶出现问题,那么这个人就不知道怎么来安排子目标了。
前额叶的功能除工作记忆之外,还有预期、规则学习、逻辑推理以及翻转学习、适应性等。目前的神经科学研究对概念形成、计算、判断、计划、决策等都了解得相当少,我们不知道有哪些神经结构共同参与这些功能,不知道其神经环路,不知道有哪些分子,哪些基因起关键作用。还需要相当多的探索和研究才能了解它们如何工作。
此外,大脑如何合理分布脑容量、脑的功能,在各个子目标里面通过协调完成大目标,也是前额叶重要的功能,更是一个非常有挑战性的课题。
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