El còrtex prefrontal, en l'anatomia dels mamífers, és la zona del còrtex cerebral que ocupa la part més frontal del lòbul frontal. Segons la classificació de Brodmann comprèn les àrees: 9, 10, 11, 12, 46 i 47.
Molts autors han assenyalat una relació integral entre aquesta regió del cervell i la personalitat de l'individu. De fet, és una regió que està implicada en la planificació de conductes complexes, la conducta cognitiva, l'expressió de la personalitat, la presa de decisions i la moderació de la conducta social. Es considera que l'activitat bàsica del còrtex prefrontal és l'orquestració de pensaments i accions d'acord amb les fites que es proposa l'individu. La destrucció dels dos terços superiors dona com a resultat un dèficit en la concentració, l'orientació, les habilitats abstractes, les decisions i l'habilitat per a resoldre problemes; la destrucció del terç restant (orbital) dona com a resultat una conducta social inapropiada.
L'expressió que millor defineix les funcions del còrtex prefrontal és funció executiva, perquè és on resideix l'habilitat de diferenciar entre pensaments en conflicte, determinar entre el bé i el mal, el que està bé i el que està millor, distingir entre igual i diferent, pensar en les futures conseqüències dels actes, fer un treball encaminat a acomplir un objectiu, la predicció de resultats, l'expectació basada en accions, i el control o adaptació social (l'habilitat de suprimir desitjos imperatius que, si no es suprimissin, portarien a la inacceptabilitat social).
El còrtex prefrontal és, a més, el suport concret de la guia dels aprenentatges. Les regions més anteriors, situades al llarg de l'eix rostrocaudal del còrtex frontal, són el suport que guia els aprenentatges en els nivells més elevats d'abstracció. Anatomia La idea de fer servir la paraula prefrontal per aquesta part del cervell va ser de Richard Owen (1868), inspirat en l'existència d'un "os prefrontal" present en la majoria de rèptils i amfibis.
Per la seva definició anatòmica en relació amb els humans i homínids es poden emprar quatre formes: com a part granular del còrtex frontal com a zona de projecció del nucli mediodorsal del tàlem com la part del còrtex frontal l'estimulació elèctrica del qual no evoca moviments
El còrtex prefrontal es defineix, segons la seva citoarquitectura, per la presència d'una capa cortical granular, anomenada IV. No està del tot clar qui va fer servir per primera vegada aquest criteri. Molts dels primers investigadors de la citoarquitectura cerebral van restringir l'ús del terme prefrontal a una regió més petita del còrtex que englobava el gir recte i el gir rostral (Campbell, 1905; G. E. Smith, 1907; Brodmann, 1909; von Economo i Koskinas, 1925). El 1935, Jacobsen va emprar el terme prefrontal per a distingir les àrees granulars de les àrees agranulars motores i premotores. Segons la terminologia de Brodmann, el còrtex prefrontal inclou les àrees: 8, 9, 10, 11, 12, 44, 45, 46 i 47 (per complicar l'assumpte, no totes aquestes àrees són estrictament granulars: la 44 és digranular i la 11 i la 47 són agranulars). El principal problema d'aquesta definició és que només s'ajusta bé als primats, però no als animals que no són primats, ja que manquen de la capa granular IV.
La definició de còrtex prefrontal com a zona de projecció del nucli mediodorsal del tàlem va ser idea de Rose i Woolsey, els quals van mostrar que aquest nucli es projecta cap a la zona anterior i ventral del cervell dels no-primats. Rose i Woolsey, però, van anomenar aquesta zona de projecció orbitofrontal. Sembla que va ser Akert qui el 1964 va fer servir aquest criteri per definir homòlogament el còrtex prefrontal dels primats. Això va permetre l'establiment d'homologies malgrat la manca de la capa IV en els no-primats. Aquesta definició està molt acceptada encara avui dia (per ex., J. Fuster), però s'ha qüestionat la seva utilitat. Els estudis més moderns han mostrat que el nucli mediodorsal del tàlem no està restringit al còrtex granular frontal en els primats. En conseqüència, s'ha suggerit definir el còrtex prefrontal com la regió del còrtex que té les connexions recíproques més fortes amb el nucli mediodorsal més que amb cap altre nucli del tàlem. Uylings i els seus col·laboradors estan d'acord que, fins i tot aplicant aquest criteri, resulta bastant difícil definir de manera inequívoca l'escorça prefrontal.
Una tercera manera de definir el còrtex prefrontal consisteix a dir que és la part del còrtex frontal l'estimulació elèctrica del qual no causa moviments observables. Per exemple, el 1890, David Ferrier va emprar el terme en aquest sentit. Una complicació amb aquesta definició és que el "silenci" elèctric del còrtex frontal inclou tant les àrees granulars com les no granulars.
Interconnexions El còrtex prefrontal està molt interconnectat amb la resta del cervell; això inclou extenses connexions amb llocs corticals i subcorticals i amb el tronc cerebral. El còrtex prefrontal dorsal està especialment interconnectat amb les regions del cervell implicades en l'atenció, la cognició i l'acció, mentre que el còrtex prefrontal ventral enllaça amb les regions relacionades amb les emocions. El còrtex prefrontal també rep informació del sistema d'alerta al tronc encefàlic i la seva funció depèn particularment del seu entorn neuroquímic. Per tant, hi ha una coordinació entre el nostre estat d'alerta i el nostre estat mental.
Al còrtex prefrontal medial, se l'ha relacionat amb la producció d'ones lentes del son (SWS), i l'atròfia prefrontal se l'associa amb la disminució d'aquestes ones. L'atròfia prefrontal esdevé de manera natural amb l'edat i s'ha demostrat que els adults d'edat avançada experimenten dificultat a consolidar nous records a mesura que el seu còrtex prefrontal medial es degrada. L'atròfia també pot venir causada com a resultat de medicacions basades en neurolèptics o antipsicòtics receptades per psiquiatres. En els adults de més edat, en lloc de transferir-se i emmagatzemar-se al neocòrtex durant el període SWS, els records s'emmagatzemen a l'hipocamp, on són codificats, com s'evidencia per l'augment de l'activitat a l'hipocamp en comparació amb adults joves durant la recuperació de la memòria en experiments consistents a aprendre associacions de paraules, després dormir, i finalment se'ls demana que recordin les paraules apreses.
Funcions Funció executiva En les primeres investigacions de J. Fuster i Goldman-Rakic, s'emfasitzava l'habilitat fonamental del còrtex prefrontal pel que fa a la informació que no té a veure amb l'entorn, i en la seva intervenció creant esbossos mentals. Goldman-Rakic parlava de com aquest coneixement per fer representacions era emprat per a guiar de forma intel·ligent els pensaments, les accions i les emocions, incloent la inhibició de pensaments inapropiats, distraccions, accions i sentiments. D'aquesta manera, la memòria de treball es pot considerar com a fonamental per a l'atenció i la inhibició de la conducta. Fuster parlava de com aquesta habilitat prefrontal permet la unió del passat amb el futur, permetent associacions temporals i modals en la creació d'una direcció d'objectius i de cicles de percepció-acció. Aquesta habilitat de fer representacions és la que rau sota totes les altres funcions executives importants.
Arthur Shimamura va proposar la teoria del filtratge dinàmic per descriure la funció del còrtex prefrontal dins la tasca executiva. Per començar, se suposa que el còrtex prefrontal actua com una porta de pas a alt nivell formant part d'un mecanisme de filtratge que millora l'activació del procés d'aconseguir objectius i inhibeix l'activació d'allò que és irrellevant en relació amb l'objectiu marcat. Aquest mecanisme de filtratge permet un control executiu a diversos nivells de processament, incloent la selecció, el manteniment, l'actualització i el redreçament cap a l'activitat inicial. També s'ha fet servir per a explicar la regulació de les emocions.
Miller i Cohen van proposar la teoria integrativa de la funció del còrtex prefrontal, que sorgeix del treball original de Goldman-Rakic i Fuster. Tots dos teoritzen que “l'arrel del control cognitiu està en el manteniment de patrons d'activitat en el còrtex prefrontal, els quals representen objectius i mitjans per aconseguir-los. Proveeixen senyals de biaix per a altres estructures cerebrals, i l'efecte de la xarxa que en formen és guiar el flux d'activitat al llarg de les rutes neurals que estableixen els adients mapes entre els inputs, els estats interns i els outputs necessaris per a realitzar una tasca proposada”. En essència, els dos teoritzen que el còrtex prefrontal guia l'entrada de dades (els inputs) i les connexions que permeten el control cognitiu de les nostres accions.
El còrtex prefrontal és d'importància significativa quan cal un processament de dalt a baix. El processament de dalt a baix és, per definició, el que es fa servir quan la conducta va guiada per estats interns o intencions. Segons les dues teories anteriors, el còrtex prefrontal és crític en situacions en les quals cal seguir el mapa de connexions entre les entrades sensorials, els pensaments i les accions, tant si són connexions d'establiment relativament fluix cap a altres ja existents, com si són de canvi ràpid. Un exemple se'n pot observar amb el test de targetes Wisconsin (Wisconsin Card Sorting Test, WCST). Els subjectes que participen en aquest test reben la instrucció d'organitzar les targetes tenint en compte la forma, el color o el nombre de símbols que hi apareixen dibuixats. El cas és que qualsevol targeta pot ser associada amb un nombre d'accions i no hi haurà un únic mapa de connexions estímul-resposta funcionant. Els subjectes humans amb lesions al còrtex prefrontal són capaços d'organitzar les targetes en una proposta simple, però són incapaços de fer-ho quan canvien i es compliquen les normes de classificació.
Miller i Cohen van arribar a la conclusió que les implicacions de la seva teoria poden explicar en quina mesura el còrtex prefrontal té una funció de guia en les accions cognitives. Aquests investigadors afirmen que “depenent de la influència de l'objectiu proposat, les representacions en el còrtex prefrontal poden funcionar de diverses maneres com a distribuïdor de l'atenció, les normes o dels objectius per mitjà de la provisió de senyals de biaix de dalt a baix cap a altres parts del cervell que guien el flux d'activitat al llarg de les rutes necessàries per dur a terme una tasca”.
Les dades experimentals han indicat una intervenció del còrtex prefrontal en la fisiologia del son, els somnis i en els fenòmens derivats de la privació del son.
Quan es pensa o s'analitza els atributs d'altres individus s'activa el còrtex prefrontal medial. En canvi, no s'activa en relació amb les característiques d'objectes inanimats.
En les investigacions que empren neuroimatges s'ha trobat que, juntament amb el gangli basal, el còrtex prefrontal està implicat en els exemples dels aprenentatges, cosa que forma part de la teoria dels exemples, una de les tres principals formes que té la nostra ment de categoritzar les coses. La teoria dels exemples estableix que categoritzem les decisions amb comparacions amb experiències similars del nostre passat que estan emmagatzemades en la memòria.
Atenció i memòria