Η σύγκριση της αρχιτεκτονικής του προμετωπιαίου φλοιού στον άνθρωπο και τον πίθηκο του είδους μακάκος έδειξε ότι υπάρχει μεγάλη ομοιότητα στην αρχιτεκτονική οργάνωση σε αυτά τα δύο είδη πρωτευόντων. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι οι διάφορες περιοχές του προμετωπιαίου φλοιού του ανθρώπινου εγκεφάλου έχουν αναπτυχθεί σημαντικά, είναι όμως επίσης σαφές πως η βασική αρχιτεκτονική οργάνωση παραμένει ίδια στα δύο είδη. Μια μελέτη λοιπόν που θα προσεγγίζει συγκριτικά τη λειτουργική οργάνωση του προμετωπιαίου φλοιού των πρωτευόντων έχει μεγαλύτερες πιθανότητες να αποκαλύψει τα βασικά χαρακτηριστικά των διαφόρων πολύπλοκων διαδικασιών ελέγχου που συνιστούν τον τομέα της μετωπιαίας λειτουργίας. Ο πλάγιος μετωπιαίος φλοιός φαίνεται να οργανώνεται λειτουργικά κατά μήκος ενός οριζόντιου, πρό- σθιου-οπίσθιου άξονα και κατά μήκος ενός κάθετου, άνω-κάτω άξονα. Η απώτατη οπίσθια μετωπιαία περιοχή, η κινητική περιοχή της πρόσθιας κεντρικής έλικας, συμμετέχει στον ακριβή κινητικό έλεγχο και τον λεπτομερή συσχετισμό σωματοαισθητηριακών και κινητικών αντιδράσεων, ενώ η οπίσθια πλάγια προμετωπιαία περιοχή συμμετέχει σε υψηλού επιπέδου διαδικασίες ελέγχου που ρυθμίζουν τις επιλογές μεταξύ πολλαπλών ανταγωνιστικών αντιδράσεων και ερεθισμάτων. Η μέση πλάγια προμετωπιαία περιοχή παίζει έναν ακόμη πιο αφηρημένο ρόλο στον νοητικό έλεγχο. Η μέση πλάγια προμετωπιαία περιοχή είναι και αυτή οργανωμένη κατά μήκος ενός κάθετου άνω-κάτω άξονα οργάνωσης: ο μεν μέσος άνω πλάγιος προμετωπιαίος φλοιός συμμετέχει στην επο- πτεία πληροφοριών κατά την διάρκεια ενεργών μνημονικών διεργασιών, η δε μέση κάτω πλάγια προμετωπιαία περιοχή συμμετέχει σε κρίσεις πληροφοριών που διατηρούνται στις οπίσθιες συνειρμικές περιοχές του φλοιού. Οι κρίσεις αυτές είναι αναγκαίες για την ενεργό ανάσυρση και κωδικοποίηση των πληροφοριών.

Ο εγκεφαλικός φλοιός μπορεί να υποδιαιρεθεί σε πολυάριθμες περιοχές βάσει των διαφορών που υπάρχουν στη διάταξη των κυτταρικών τους στοιχείων σε στιβάδες, όπως είναι διαφορές στην πυκνότητα των κυττάρων στην κάθε στιβάδα, στο μέγεθος ή στον τύπο των κυττάρων σε μια ή σε περισσότερες στιβάδες, στο σχετικό πάχος των στιβάδων ή ακόμη και στο συνολικό πάχος περιοχών του φλοιού. Μερικές τοπικές διαφορές στη δομή του εγκεφαλικού φλοιού είχαν παρατηρηθεί ήδη από το τέλος του 18°° αιώνα, όπως για παράδειγμα η ύπαρξη της λευκής ταινίας στον οπτικό φλοιό των πρωτευόντων (Vicq d’Azyr 1786). Τον 19° αιώνα ο Baillarger περιέγραψε τις λευκές ζώνες του εγκεφαλικού φλοιού που σήμερα είναι γνωστές ως έξω και έσω ζώνη του Baillarger (1840). Αυτά τα λιγοστά παλιά ευρήματα δεν βασίζονταν σε ιστολογικές παρατηρήσεις και, μόνο αργότερα, με την εισαγωγή της μικροσκοπικής εξέτασης σταθεροποιημένων τομών ιστού βαμμένων με κυτταρικές χρώσεις, στάθηκε δυνατόν να ξεκινήσει σοβαρά η μελέτη της κυτταρικής αρχιτεκτονικής του εγκεφαλικού φλοιού. Ο Meynert (1867,1885), πρωτοπόρος στο είδος αυτό της έρευνας, συνειδητοποίησε ότι ο εγκεφαλικός φλοιός δεν είναι μια ομοιογενής έκταση φαιάς ουσίας, αλλά ότι μάλλον αποτελείται από πολλές και διαφορετικές περιοχές· με αυτό το δεδομένο προχώρησε στην απόδειξη της ύπαρξης κυτταρικών διαφορών μεταξύ των περιοχών του ρινεγκεφάλου και του νεοφλοι- ού. Πολλές κυτταροαρχιτεκτονικές μελέτες αυτού του είδους ακολούθησαν στις τελευταίες δεκαετίες του 19^ου αιώνα (π.χ. Betz 1874, Lewis & Clarke 1878, Lewis 1881). To 1905, το κλασικό σύγγραμμα του Campbell Histological Studies on the Localisation of Cerebral Function περιείχε τον πρώτο ολοκληρωμένο κυτταροαρχιτεκτονικό χάρτη του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού ο οποίος είχε βασιστεί στην εξέταση οκτώ εγκεφαλικών ημισφαιρίων (Campbell 1905). Κατά μια ενδιαφέρουσα σύμπτωση, την ίδια χρονιά, το 1905, ο Brodmann δημοσίευσε τον δικό του αρχιτεκτονικό χάρτη του εγκεφαλικού φλοιού του πιθήκου (κερκοπίθηκος) (εικ. Ια) ενώ το 1908 δημοσιεύει τον αρχιτεκτονικό χάρτη του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού (εικ. 2α). Ο Brodmann εργάστηκε από το 1901 μέχρι το 1910 στο νευροβιολογικό εργαστήριο του Βερολίνου που διηύθυνε ο Ο. Vogt, όπου και εξέτασε κυτταροαρχιτεκτονικά τον εγκεφαλικό φλοιό πολλών θηλαστικών. Η εργασία αυτή, η οποία συμπλήρωνε την μυελοαρχιτε- κτονική έρευνα των Vogt και Vogt (1919) στο ίδιο εργαστήριο, επρόκειτο να έχει βαθιά επίδραση στις σύγχρονες αρχιτεκτονικές μελέτες του φλοιού. Μείζονος σημασίας χάρτες του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού δημοσίευσαν επίσης ο Elliot Smith (1907) και οι Economo και Koskinas (1925). Στη δεκαετία του 1950 εμφανίστηκαν δύο ακόμη άτλαντες του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού, ο άτλας των Bailey και Bonin (1951) και ο άτλας των Sarkissov et al (1955), ο οποίος αποτελεί σε μεγάλο βαθμό μια τροποποιημένη εκδοχή του χάρτη του Brodmann βασισμένη σε εκτεταμένες έρευνες επάνω σε πολλούς εγκεφάλους στο Ινστιτούτο Έρευνας του Εγκεφάλου της Μόσχας (εικ. 2β). θα πρέπει ακόμη να επισημανθεί ο κυτταροαρχιτεκτονι- κός χάρτης του μετωπιαίου φλοιού που δημοσίευσε ο Sanides το 1962.

Με την εμφάνιση της σύγχρονης λειτουργικής νευροαπεικόνισης στη δεκαετία του 1980, ο χάρτης του Brodmann (1908, 1909) έγινε η βάση για την εντόπιση των εστιών ενεργοποίησης στον ανθρώπινο εγκεφαλικό φλοιό. Ο βασικός λόγος για την ευρεία αυτή υιοθέτηση του χάρτη του Brodmann είναι η χρησιμοποίησή του από τον αναλογικό στερεοτακτικό άτλαντα του ανθρώπινου εγκεφάλου των Talairach και Tournoux (1988), του καθιερωμένου δηλαδή στερεοτακτικού άτλαντα για τις λειτουργικές νευροαπεικονιστικές μελέτες. Έχει σημασία να υπογραμμίσουμε ότι η εντόπιση των περιοχών του φλοιού στον άτλαντα των Talairach και Tournoux βασίστηκε στην απλή προβολή του χάρτη του Brodmann επάνω στις εγκεφαλικές τομές του άτλαντα και όχι στην αρχιτεκτονική ανάλυση των συγκεκριμένων τομών. Συνεπώς, οι αναφορές στους αριθμούς του Brodmann στον άτλαντα των Talairach και Tournoux είναι, στην καλύτερη περίπτωση, κατά προσέγγιση εκτιμήσεις των θέσεων των κυτταροαρχιτεκτονικών πεδίων του φλοιού. Πολλές σύγχρονες αρχιτεκτονικές έρευνες αποπειράθηκαν να διορθώσουν το πρόβλημα εξετάζοντας την αρχιτεκτονική του εγκεφαλικού φλοιού σε πολυάριθμους εγκεφάλους και επισημαίνοντας τη μεταβλητότητα των θέσεων των πεδίων του φλοιού στον αναλογικό στερεοτακτικό χώρο του Talairach (π.χ. Amunts et al 1999; Morosan et al 2001).

Οι μελέτες λειτουργικής νευροαπεικόνισης σε ανθρώπους καθιστούν ορατές τις αλλαγές της νευρωνικής δραστηριότητας του ανθρώπινου εγκεφάλου που σχετίζονται με συγκεκριμένες πτυχές της νοητικής διεργασίας. Τις αλλαγές αυτές της νευρωνικής δραστηριότητας υποδεικνύουν, έμμεσα, τοπικές αλλαγές της ροής του αίματος οι οποίες είναι αποτέλεσμα των συγκεκριμένων νοητικών απαιτήσεων των επιτελουμένων δραστηριοτήτων. Τα ευρήματα οποιοσδήποτε λειτουργικής νευροαπεικονιστικής μελέτης περιορίζονται στη διαπίστωση μιας αλλα-

γής του μετρήσιμου «σήματος» της ροής του αίματος σε ορισμένες περιοχές του εγκεφάλου κάτω από τις συνθήκες της μελέτης. Η αξία συνεπώς μιας μελέτης του είδους αυτού εξαρτάται εν τέλει από το βαθμό στον οποίο μπορεί κανείς (α) να καθορίσει συγκεκριμένα την περιοχή ή τις περιοχές του εγκεφάλου όπου υπήρξε αλλαγή της δραστηριότητας και (β) να κατανοήσει τι αντιπροσωπεύουν αυτές οι αλλαγές του «σήματος» της ροής του αίματος με όρους διεργασιών των νευρώνων. Οι νευρωνικοί υπολογισμοί σε μια συγκεκριμένη περιοχή του φλοιού μπορούν να μελετηθούν πειραματικά με την καταγραφή της δραστηριότητας μεμονωμένων νευρώνων σε πιθήκους κατά την εκτέλεση κατάλληλων νοητικών δοκιμασιών. Επιπλέον, η σημασία που έχουν οι υπολογισμοί που επι- τελούνται σε μια συγκεκριμένη περιοχή για το πολύπλοκο νευρωνικό δίκτυο στο οποίο η περιοχή αυτή είναι ενταγμένη, μπορεί να εκτιμηθεί, σε πιθήκους, με την παρατήρηση των συνεπειών της αφαίρεσης ή της αποσύνθεσης της συγκεκριμένης περιοχής ή των παρεμβάσεων στη δραστηριότητα των νευ- ροδιαβιβαστών της επάνω στη νόηση και τη συμπεριφορά.

Εντούτοις, εμπόδιο στην αποτελεσματική αλληλοεπίδραση ανάμεσα στις λειτουργικές νευροαπεικονιστικές έρευνες στον ανθρώπινο εγκέφαλο και τις πειραματικές μελέτες στον πίθηκο στέκεται ένα μείζον πρόβλημα: οι αρχιτεκτονικοί χάρτες του εγκεφαλικού φλοιού του ανθρώπου και του πιθήκου μακάκου (που χρησιμοποιείται συχνά για πειράματα) δεν είναι συμβατοί μεταξύ τους σε πολλά σημαντικά σημεία. Για παράδειγμα, η ίδια αρχιτεκτονική ονομασία μπορεί να αναφέρεται σε περιοχές εμφανώς μη ομόλογες στα δύο είδη. Ακόμη και όταν η ίδια ονομασία χρησιμοποιείται για μια περιοχή που μοιάζει να είναι η ίδια στα δύο είδη, μπορεί να πρόκειται για μια απατηλή ομοιότητα που έχει προκύψει από το ότι τα κριτήρια στα οποία στηρίχτηκε ο προσδιορισμός της περιοχής στα δύο είδη δεν ήσαν ίσως τα ίδια. Η κατάσταση αυτή είναι η αναπόφευκτη συνέπεια του γεγονότος ότι οι χάρτες του φλοιού του ανθρώπου είχαν σχεδιαστεί στο πρώτο μισό του εικοστού αιώνα (Brodmann 1909, Economo & Koskinas 1925, Sarkissov et al 1955) και δεν έχουν αλλάξει πολύ, ενώ οι χάρτες του φλοιού του πιθήκου συνέχισαν να εξελίσσονται με την άνθιση των μελετών στη φυσιολογία και την ανατομία κατά το δεύτερο ήμισυ του εικοστού αιώνα.

Οι αρχιτεκτονικές μελέτες του φλοιού των πιθήκων εμφανίστηκαν περίπου την ίδια εποχή με τους χάρτες του ανθρώπινου φλοιού (Brodmann 1905, Vogt & Vogt 1919). Ατυ- χώς, οι αριθμοί που χρησιμοποίησε ο Brodmann για να ονομάσει τα κυτταροαρχι- τεκτονικά πεδία στο χάρτη του εγκεφάλου του ανθρώπου και του πιθήκου δεν συμφωνούν πάντοτε, ακόμη και όταν πρόκειται για προφανώς αντίστοιχες περιοχές. Για παράδειγμα, καθόρισε στον χάρτη του φλοιού του πιθήκου το πεδίο 9, όχι όμως και το πεδίο 46 (Brodmann 1905, βλ. εικ. Ια). Ακόμη, στη μονογραφία του 1909 δήλωνε ότι το πεδίο 9 του πιθήκου αντιστοιχεί στα πεδία 9 και 10 του ανθρώπινου εγκεφάλου· ωστόσο, στο χάρτη του πιθήκου -που είχε σχεδιαστεί πριν από τον ανθρώπινο χάρτη, το 1905- είχε χρησιμοποιήσει τον όρο «πεδίο 10» για τμήματα της κογχικής και της κάτω πλάγιας μετωπιαίας περιοχής και καθόρισε την πολική μετωπιαία περιοχή ως πεδίο 12 (σύγκρινε τις εικόνες Ια και 2α). Αντιφάσεις αυτού του είδους στην ονοματολογία, καθώς και η σημαντική αβεβαιότητα που ο Brodmann εξέφραζε σχετικά με τις υποδιαιρέσεις του μετωπιαίου φλοιού στον πίθηκο, υπήρξαν πηγή σημαντικής σύγχυσης στην ανατομική βιβλιογραφία. Αυτός στην πραγματικότητα ήταν ο λόγος που οδήγησε τον Walker (1940) να διερευνήσει την κυτταροαρχιτεκτονική του μετωπιαίου φλοιού του πιθήκου μακάκου, προσπαθώντας, ώς κάποιο βαθμό, να εφαρμόσει ένα σύστημα αναφοράς στα διάφορα πεδία με αριθμούς παρόμοιο με εκείνο του Brodmann για τον ανθρώπινο εγκέφαλο (εικ. 1β). Για παράδειγμα, ο Walker καθόρισε τον πολικό μετωπιαίο φλοιό του πιθήκου ως πεδίο 10 (όπως στον χάρτη του ανθρώπινου φλοιού του Brodmann) και καθόρισε τα πεδία 46 και 45 που απούσιαζαν από το χάρτη του Brodmann για τον πίθηκο. Ο χάρτης του μετωπιαίου φλοιού του πιθήκου από τον Walker έγινε η βάση όλων των μεταγενέστερων μελετών κυττα- ροαρχιτεκτονικής του μετωπιαίου φλοιού του πιθήκου (π.χ. Barbas & Pandya 1989, Preuss & Goldman-Rakic 1991).

Αν και εναρμόνισε έτσι τους καθορισμούς μερικών περιοχών του προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου με εκείνους του Brod- mann για τον ανθρώπινο μετωπιαίο φλοιό, ο Walker (1940) δεν προχώρησε σε συγκριτική κυτταροαρχιτεκτονική εξέταση των μετωπιαίων φλοιών ανθρώπου και πιθήκου, με συνέπεια η αντιστοιχία ορισμένων περιοχών που ταύτισε στον πίθηκο με περιοχές του ανθρώπινου εγκεφάλου να γεννά πολλά ερωτήματα. Για παράδειγμα, στο μέσο τμήμα του πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου, ο Walker αναγνώρισε μια μεγάλη κοκκιώδη περιοχή ως πεδίο 46, η οποία καταλήγει προς τα πίσω στο πεδίο 8 (βλ. εικόνα 1β). Εντούτοις, σε κανένα χάρτη του ανθρώπινου μετωπιαίου φλοιού δεν εμφανίζεται το πεδίο 46 να συνορεύει με το πεδίο 8, καθώς χωρίζεται από αυτό με μια περιοχή που ο Brodmann (1909) περιέλαβε στο πεδίο 9 (εικ. 2α, β). Πρέπει να επισημάνουμε πως τόσο ο Walker (1940) όσο και οι ερευνητές του προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου που ακολούθησαν (π.χ. Barbas & Pandya 1989, Preuss & Goldman-Rakic 1991) τόνισαν ότι η περιοχή που αυτός ονόμασε «πεδίο 46» στον πίθηκο δεν είναι ομοιογενής και μπορεί να υποδιαιρεθεί. Ο Walker (1940) χρησιμοποίησε τον όρο «πεδίο 46» κυρίως για την εκτεταμένη κοκκιώδη περιοχή στο μέσο τμήμα του πλάγιου μετωπιαίου φλοιού, αλλά δεν είναι γνωστό αν αντιστοιχεί ολόκληρη ή μέρος μόνο αυτής της ετερογενούς περιοχής στο κατά Brodmann πεδίο 46 του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ακόμη, ο Walker (1940) χρησιμοποίησε τον όρο «πεδίο 12» για το απώτατο κάτω πλάγιο τμήμα του προμετωπιαίου φλοιού που εκτείνεται προς την έξω κογχική επιφάνεια, όρος που δεν είχε χρησιμοποιηθεί για την περιοχή αυτή στον ανθρώπινο χάρτη του Brodmann. Ο Walker εισήγαγε επίσης τον όρο «πεδίο 45» για ένα τμήμα του μετωπιαίου φλοιού του πιθήκου, κάνοντας την υπόθεση ότι θα μπορούσε να αντιστοιχεί με το πεδίο 45 του ανθρώπινου φλοιού κατά Brodmann, αλλά ήταν επιφυλακτικός γιατί δεν είχε εξετάσει τον ανθρώπινο φλοιό.

Οι παραπάνω αναντιστοιχίες στην αρχιτεκτονική κατάτμηση του προμετωπιαίου φλοιού του ανθρώπου και μακάκου αποτελούν σοβαρό πρόβλημα για τη σύγχρονη νευροεπιστήμη. Εμποδίζουν τη γόνιμη επικοινωνία ανάμεσα στις μελέτες της λειτουργικής νευροαπεικόνισης σε ανθρώπους και τις εργασίες ανατομίας, φυσιολογίας και συμπεριφοράς σε μη ανθρώπινα πρωτεύοντα που είναι απαραίτητη για την επαρκή κατανόηση των αλλαγών της ροής του αίματος σε συγκεκριμένες περιοχές του φλοιού του ανθρώπινου εγκεφάλου. Εξαιτίας αυτών των προφανών ασυμφωνιών αναλάβαμε μια επανεξέταση της κυτταροαρχιτεκτονικής του προμετωπιαίου φλοιού στον άνθρωπο και στον πίθηκο μακάκο (Petrides & Pandya 1994, 1999, 2002). Ο σκοπός μας ήταν να προσδιορίσουμε τις αρχιτεκτονικές περιοχές του προμετωπιαίου φλοιού των δύο ειδών βάσει των ίδιων κυτταροαρχιτεκτονικών και τοπο- γραφικών κριτηρίων ώστε να υπάρξει ουσιαστική επικοινωνία μεταξύ πειραματικής έρευνας στους πιθήκους και λειτουργικής νευροαπεικόνισης στους ανθρώπους. Η κυτταρο- αρχιτεκτονική αυτή έρευνα παρήγαγε μια κατάτμηση του προμετωπιαίου φλοιού συγκρίσιμη στα δύο είδη, επιλύοντας έτσι μείζονα προβλήματα που είχαν προκύψει λόγω των ασυμφωνιών μεταξύ των κατατμήσεων στους κλασικούς χάρτες του προμετωπιαίου φλοιού στον άνθρωπο και στον πίθηκο μακάκο (εικ. 3). Αναμφίβολα ο προμετωπιαίος φλοιός είχε σημαντική ανάπτυξη στον ανθρώπινο εγκέφαλο, είναι όμως επίσης σαφές ότι το βασικό αρχιτεκτονικό σχέδιο παραμένει παρόμοιο και στους δύο πρωτεύοντες εγκεφάλους. Στο άρθρο αυτό θα περιγράφουμε πρώτα την κυτταροαρχιτεκτονική οργάνωση του άνω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού και, στη συνέχεια, την αρχιτεκτονική του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού.

1. Ο άνω πλάγιος προμετωπιαίος φλοιός

Στους κλασικούς κυτταροαρχιτεκτονικούς χάρτες του ανθρώπινου εγκεφαλικού φλοιού (Brodmann 1908, 1909; Sarkissov et al 1955), δύο πεδία φαίνονται στον μέσο πλάγιο προ- μετωπιαίο φλοιό, το πεδίο 9 και το πεδίο 46 (εικ. 2α, β). Το πεδίο 46 παρουσιάζεται πάνω στη μέση μετωπιαία έλικα, ενώ το πεδίο 9 παρουσιάζεται πάνω σε δύο έλικες, την άνω μετωπιαία έλικα και τη μέση μετωπιαία έλικα. Σε όλους τους χάρτες του ανθρώπινου μετωπιαίου φλοιού το πεδίο 46 χωρίζεται από το πεδίο 8 από το τμήμα του πεδίου 9 που κείται επάνω στη μέση μετωπιαία έλικα (εικ. 2α, β). ενώ στο χάρτη του εγκεφάλου του πιθήκου μακάκου του Walker (1940) το πεδίο 46 φαίνεται να συνορεύει με το πεδίο 8, διότι το πεδίο 9 περιορίζεται στο ανώτερο μέρος του ανω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού (εικ. 1β). Οι μεταγενέστερες μελέτες του μετωπιαίου λοβού του πιθήκου ακολούθησαν τον Walker όσον αφορά τον καθορισμό των ορίων των πεδίων 46 και 9 αν και, τόσο ο Walker (1940) όσο και οι επόμενοι ερευνητές (π.χ. Barbas & Pandya 1989, Preuss & Goldman-Rakic 1991), αναγνώρισαν ότι η περιοχή που προσδιορίζεται με τον όρο «πεδίο 46» στον πίθηκο δεν είναι ομοιογενής και μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω. Συγκρίνοντας την κυτταροαρχι- τεκτονική του προμετωπιαίου φλοιού στον άνθρωπο και στον πίθηκο μακάκο (Petrides & Pandya 1994, 1999), παρατηρήσαμε ότι ο φλοιός που κείται στην άνω μετωπιαία έλικα του ανθρώπινου εγκεφάλου -επάνω από το πεδίο 46- και που έχει οριστεί ως πεδίο 9 από τον Brodmann, έχει αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά του πεδίου 9 στον πίθηκο, όπως ορίζεται από τον Walker (1940): η στιβάδα IV έχει φτωχή ανάπτυξη και στο βαθύτερο τμήμα της στιβάδας III υπάρχουν μεγάλα πυραμιδοειδή κύτταρα. Ορίσαμε επομένως αυτή την περιοχή του ανθρώπινου μετωπιαίου λοβού, τόσο στον άνθρωπο όσο και στον πίθηκο μακάκο, ως πεδίο 9 (εικ. 3α, β).

Ωστόσο, στον ανθρώπινο εγκέφαλο ο προσδιορισμός πεδίο 9 είχε χρησιμοποιηθεί από τον Brodmann (1908,1909) και από τους Sarkissov et al (1955) όχι μόνο για ένα τμήμα του φλοιού που βρίσκεται στην άνω μετωπιαία έλικα, αλλά και για μεγάλο τμήμα του φλοιού που καταλαμβάνει τη μέση μετωπιαία έλικα πίσω από το πεδίο 46, και χωρίζει έτσι το πεδίο 46 από το πεδίο 8 (εικ. 2α, β). Παρατηρήσαμε ότι το τμήμα της μέσης μετωπιαίας έλικας, που περιλαμβάνεται στο πεδίο 9 των κλασικών χαρτών, έχει καλά ανεπτυγμένη στιβάδα IV και, ως προς αυτό το χαρακτηριστικό, είναι πλησιέστερο αρχιτεκτονικά με το πεδίο 46 (που επίσης έχει μια καλά ανεπτυγμένη στιβάδα IV) από το τμήμα του πεδίου 9 που κείται επί της άνω μετωπιαίας έλικας και εμφανίζει φτωχά ανεπτυγμένη στιβάδα IV. Το τμήμα του πεδίου 9 επάνω στη μέση μετωπιαία έλικα, αν και έχει ως κοινό χαρακτηριστικό με το πεδίο 46 μια καλά ανεπτυγμένη στιβάδα IV, μπορεί να διακριθεί από το τελευταίο βάσει της παρουσίας μεγάλων και έντονα χρωματισμένων πυραμιδοειδών νευρώνων στο κατώτερο τμήμα της στιβάδας III. Αντίθετα, το πεδίο 46 έχει μια στιβάδα III που περιέχει μικρού ως μέσου μεγέθους πυραμιδοειδείς νευρώνες, γεγονός που της δίνει μια μάλλον ομοιογενή εμφάνιση (Petrides & Pandya 1994,1999). Συγκρίνοντας την αρχιτεκτονική του προμετωπιαίου φλοιού στον πίθηκο και στον άνθρωπο παρατηρήσαμε ότι μόνο ένα περιορισμένο τμήμα της ευρείας περιοχής που ο Walker όρισε ως πεδίο 46 έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με εκείνα του πεδίου 46 του ανθρώπινου εγκεφάλου: μια καλά ανεπτυγμένη στιβάδα IV και μια στιβάδα III με μάλλον ομοιογενή εμφάνιση που οφείλεται στην απουσία πολλών και μεγάλων πυραμιδοειδών νευρώνων στο βαθύτερο τμήμα της. Το τμήμα αυτό του πεδίου 46 κατά Walker κείται κυρίως στην πρόσθια προέκταση της κύριας αύλακας (sulcus principalis). Περιορίσαμε επομένως τον όρο «πεδίο 46» σε αυτή την περιοχή του φλοιού του πιθήκου για να αναγνωρίσουμε το γεγονός ότι μόνο αυτό το τμήμα είναι αρχιτεκτονικά συγκρίσιμο με το πεδίο 46 του ανθρώπινου εγκεφάλου. Ο φλοιός επάνω στα τοιχώματα του οπίσθιου τμήματος της κύριας αύλακας και ο άμεσα γειτονικός φλοιός (που ο Walker επίσης περιέλαβε στο πεδίο 46) παρουσιάζουν, εκτός από μια καλά ανεπτυγμένη στιβάδα IV, έντονους μεγάλους νευρώνες στο βαθύτερο τμήμα της στιβάδας III, αρχιτεκτονικά δηλαδή γνωρίσματα που στον ανθρώπινο εγκέφαλο χαρακτηρίζουν το τμήμα της μέσης μετωπιαίας έλικας το οποίο ο Brodmann (1908,1909) και οι Sarkissov et al (1955) όρισαν ως πεδίο 9 (πίσω από το πεδίο 46). Βάσει αυτών των παρατηρήσεων ορίσαμε αυτό το τμήμα του προμετωπιαίου φλοιού, στον εγκέφαλο τόσο του ανθρώπου όσο και του πιθήκου, ως πεδίο 9/46 (εικ. 3α, β) ώστε να τονίσουμε δύο σημαντικά δεδομένα: α) Το τμήμα αυτό της μέσης μετωπιαίας έλικας του ανθρώπινου εγκεφάλου, αν και ορίζεται ως πεδίο 9 από τον Brodmann (1908,1909) και τους Sarkissov et al (1955), είναι συγγενέστερο αρχιτεκτονικά με το πεδίο 46 που εκτείνεται εμπρός από αυτό στην ίδια έλικα, παρά με το φλοιό που έχει οριστεί ως πεδίο 9 επάνω στην άνω μετωπιαία έλικα, β) Ο ορισμός «πεδίο 9/46» υποδηλώνει το γεγονός ότι η περιοχή αυτή έχει περιληφθεί ως μέρος του πεδίου 9 στους κλασικούς χάρτες του ανθρώπινου φλοιού, αλλά ως τμήμα του πεδίου 46 στον ευρείας χρήσης χάρτη του μετωπιαίου φλοιού του πιθήκου του Walker (1940). Όλοι οι αρχιτεκτονικοί χάρτες του μετωπιαίου φλοιού του ανθρώπου και του πιθήκου συμφωνούν ότι το οπίσθιο τμήμα του άνω πλάγιου μετωπιαίου φλοιού περιλαμβάνει το πεδίο 8 και το πρόσθιο άνω πεδίο 6 (εικ. 1-3).

Τα πεδία 9, 46 και 9/46 δέχονται προσαγωγές ίνες από τον πολυαισθητηριακό φλοιό της άνω κροταφικής αύλακας, το πρόσθιο τμήμα της άνω κροταφικής έλικας, τον πρόσθιο και οπίσθιο υπερμεσολόβιο φλοιό και τον οπισθοσπλήνιο φλοιό. Κατ’ αυτόν τον τρόπο, τα πεδία αυτά συνδέονται αφενός με τις πολυαισθητηριακές κροταφικές περιοχές και, αφετέρου, με τις παραμεταιχμιακές (στεφανιαίες) περιοχές του φλοιού, όπως τον υπερμεσολόβιο, τον οπισθοσπλήνιο και τον πρόσθιο κροταφικό φλοιό. Υπάρχει ένα μεί- ζον στοιχείο που διαφοροποιεί αυτές τις περιοχές μεταξύ τους ως προς τις συνδέσεις τους: η απουσία προσαγωγών από τον έξω και έσω βρεγματικό φλοιό στην περίπτωση του πεδίου 9 (Petrides & Pandya 1984, 1999, Cavada & Goldman-Rakic 1989, Andersen et al 1990). Ενδιαφέρον παρουσιάζει η παρατήρηση ότι τα πεδία 8Ad και 8Αν στο οπίσθιο τμήμα του άνω πλάγιου προμετωπιαί- ου φλοιού, που βρίσκονται δίπλα στο πεδίο 9/46, στερούνται συνδέσεων με τον παραμε- ταιχμιακό οπισθοσπλήνιο φλοιό που είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των πεδίων 9/46, 46, και 9 του μέσου άνω πλάγιου προμετωπι- αίου φλοιού (Morris et al 1999a,b, Petrides & Pandya 1999). Υπάρχει έτσι μια μοναδική και αμφίδρομη σχέση μεταξύ του μέσου άνω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού και του παραμεταιχμιακού οπισθοσπλήνιου φλοιού. Το γειτονικό πεδίο 8 έχει, κυρίως, συνδέσεις με βρεγματικές και οπίσθιες οπτικές κροταφικές περιοχές (Barbas &. Mesulam 1981, Andersen et al 1990, Petrides & Pandya 1999).

2. Ο κάτω πλάγιος προμετωπιαίος φλοιός

Το μεγαλύτερο μέρος του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού του ανθρώπινου εγκεφάλου κείται επί της κάτω μετωπιαίας έλικας. Μπροστά από το κάτω μέρος της πρόσθιας κεντρικής έλικας (ακοκκιώδες πεδίο 6) βρίσκεται μια ξεχωριστή περιοχή του φλοιού με την ονομασία πεδίο 44, κατά Brodmann (1908, 1909, Εικ. 2α). Το πεδίο 44 είναι μια δυσκοκκιώδης περιοχή στην οποία η στιβάδα IV είναι μεν παρούσα χωρίς όμως να είναι καλά ανεπτυγμένη και επιπλέον χαρακτηρίζεται από την ύπαρξη μεγάλων πυραμιδοειδών νευρώνων στο κατώτερο τμήμα της στιβάδας III και στη στιβάδα V (Petrides & Pandya 1994, Amunts et al 1999). Μπροστά στο πεδίο 44 βρίσκεται το πεδίο 45 που διαφέρει από το προηγούμενο λόγω της παρουσίας μιας καλά ανεπτυγμένης στιβάδας IV και εντυπωσιακά μεγάλων πυραμιδικών νευρώνων στο βαθύτερο τμήμα της στιβάδας III. Το πεδίο 45 καταλαμβάνει την τριγωνική μοίρα της κάτω μετωπιαίας έλικας (Brodmann 1908, 1909, Sarkissov et al 1955, Petrides & Pandya 1994, Amunts et al 1999). Μπροστά και κάτω από το πεδίο 45 υπάρχει μια περιοχή που καταλαμβάνει το απώτατο κάτω τμήμα του πλάγιου μετωπιαίου φλοιού και εκτείνεται ώς κογχική επιφάνεια. Η ξεχωριστή αυτή περιοχή του φλοιού είχε οριστεί από τον Brodmann ως πεδίο 47 (1909) (εικ. 2α). Οι Sarkissov et al (1955) που εξέτασαν λεπτομερώς αυτή την ανομοιογενή περιοχή αναγνώρισαν πέντε υποδιαιρέσεις του πεδίου 47 (εικ. 2β).

Υπάρχουν μείζονες διαφορές ανάμεσα στους κλασικούς κυτταροαρχιτεκτονικούς χάρτες του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού του ανθρώπου και του πιθήκου. Ενώ η παρουσία των ακοκκιωδών πεδίων 4 και 6 στο κάτω μέρος της πρόσθιας κεντρικής έλικας του πιθήκου δεν υπήρξε ποτέ αντικείμενο διαμάχης, η αναγνώριση των πεδίων 44, 45 και 47 στον εγκέφαλο του πιθήκου υπήρξε προβληματική. Ο Brodmann (1905) δεν αναγνώρισε τις περιοχές αυτές στον μετωπιαίο φλοιό του πιθήκου (εικ. Ια). Ο Walker (1940) αναγνώρισε ένα τμήμα του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου ως πεδίο 45 (εικ. 1β), η αντιστοιχία όμως που πρότεινε με το πεδίο 45 του ανθρώπινου εγκεφάλου ήταν καθαρά υποθετική διότι δεν είχε συγκρίνει την κυτταροαρχιτεκτονική πιθήκου και ανθρώπου (Walker 1940, βλ. σελ. 67). Το θέμα περιέπλεξε ακόμη περισσότερο, κατά τη δεκαετία του 1990, η υιοθέτηση, από κάποιους νευροφυσιολόγους, του όρου «πεδίο 45» ως αναφορά στο κάτω τμήμα της οφθαλμοκινητικής μετωπιαίας περιοχής, ο ηλεκτρικός μικροερεθισμός της οποίας μπορεί να προκαλέσει κινήσεις μικρού εύρους, ενώ για το τμήμα της οφθαλμικής μετωπιαίας περιοχής από την οποία μπορούν να προκλη- θούν κινήσεις μεγάλου εύρους χρησιμοποιούν τον όρο «οπίσθιο πεδίο 8Α» (Schall et al 1995). Η ορολογία αυτή οφείλεται στο γεγονός ότι στο χάρτη του Walker (1940), το πεδίο 45 εμφανίζεται να εκτείνεται έως το πρόσθιο τοίχωμα της τοξοειδούς αύλακας μέχρι το πεδίο 8 όπου εντοπίζεται κλασικώς η μετωπιαία οφθαλμική περιοχή. Εντούτοις, η χρησιμοποίηση του όρου «πεδίο 45» για ένα τμήμα της μετωπιαίας οφθαλμικής περιοχής είναι ατυχής, καθώς ποτέ δεν έχουν παρατηρηθεί οφθαλμοκινητικές απαντήσεις κατά τον μικροερεθισμό του κατώτερου τμήματος της τοξοειδούς αύλακας όπου εκτείνεται το μεγαλύτερο μέρος του πεδίου 45 κατά Walker (Bruce et al 1985, Stanton et al 1989, Schall et al 1995). Επιπλέον, το πεδίο 45 του ανθρώπινου προμετωπιαίου φλοιού δεν έχει ποτέ σχετιστεί με τον έλεγχο των οφθαλμικών κινήσεων, αλλά με τη λεκτική και μη λεκτική ανάσυρση από τη μακροπρόθεσμη μνήμη (π.χ. Petrides 1996).

Οι προβληματισμοί αυτοί οδήγησαν στα παρακάτω ερωτήματα: Υπάρχει στον κάτω πλάγιο προμετωπιαίο φλοιό του πιθήκου μακάκου κάποια δυσκοκκιώδης περιοχή, αμέσως μπροστά από το κάτω μέρος του πεδίου 6, με τα χαρακτηριστικά του πεδίου 44 του ανθρώπινου εγκεφάλου; Μπορεί ολόκληρη ή κάποιο μέρος της λωρίδας του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου που ο Walker (1940) όρισε ως «πεδίο 45» να συγκριθεί ως προς τα κυτταροαρχιτεκτονικά της χαρακτηριστικά με το πεδίο 45 του ανθρώπινου εγκεφάλου; Τέλος, υπάρχει το πεδίο 47 στο πρόσθιο τμήμα του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού; Στις αρχιτεκτονικές μας μελέτες αναζητήσαμε στον προμετωπιαίο φλοιό του πιθήκου μακάκου περιοχές με τα κυτταροαρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά των πεδίων 44, 45 και 47 του ανθρώπινου κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού (Petrides & Pandya 1994, 2002).

Το κάτω τμήμα της πρόσθιας κεντρικής έλικας του εγκεφάλου του πιθήκου καταλαμβάνεται, όπως και στον ανθρώπινο εγκέφαλο, από τα ακοκκιώδη πεδία 4 και 6 (εικ. 1 και 3β). Υπάρχουν δύο υποδιαιρέσεις του κατώ πεδίου 6: το οπίσθιο κάτω πεδίο 6 (πεδίο 6VC: ventrocaudal) και το πρόσθιο κάτω πεδίο 6 (πεδίο 6VR: ventrorostral), τα οποία έχουν αναφερθεί και ως περιοχές F4 και F5, αντίστοιχα, από τους Matelli et al (1985). Το πρόσθιο κάτω πεδίο 6 (πεδίο 6VR ή F5) παρουσιάζει σαφέστερη διαστρωμάτωση από το οπίσθιο κάτω πεδίο 6 (πεδίο 6VC ή F4, Matelli et al 1985). Σύμφωνα με τις κυτταροαρχιτεκτονικές μας μελέτες υπάρχει μπροστά από το κάτω πεδίο 6 μια δυσκοκκιώδης περιοχή το μεγαλύτερο μέρος της οποίας είναι θαμμένο μέσα στο οπίσθιο τοίχωμα και στο βυθό της τοξοειδούς αύλακας. Η περιοχή αυτή εμφανίζει μια στοιχειώδη στιβάδα IV και έντονα χρωματισμένους μεγάλους πυραμιδικούς νευρώνες στο βαθύτερο τμήμα της στιβάδας III και στη στιβάδα V (Petrides & Pandya 1994, 2002). Εφόσον πρόκειται για τα κυτταροαρχι- τεκτονικά χαρακτηριστικά του πεδίου 44 του ανθρώπινου εγκεφάλου και εφόσον η περιοχή που τα παρουσιάζει στον πίθηκο έχει ανάλογη θέση (δηλαδή αμέσως μπροστά από το κάτω ακοκκιώδες πεδίο 6), θεωρούμε ότι η περιοχή αυτή είναι ανάλογη με το πεδίο 44 του ανθρώπου (εικ. 3β).

Στον ανθρώπινο εγκέφαλο, μπροστά από το πεδίο 44 κείται το πεδίο 45 που χαρακτηρίζεται από την παρουσία αθροισμάτων μεγάλων, έντονα χρωματισμένων πυραμιδοειδών νευρώνων στο βαθύτερο τμήμα της στιβάδας III σε συνδυασμό με μια καλά ανεπτυγμένη στιβάδα IV και μέσου μεγέθους νευρώνες στη στιβάδα V (Economo & Koskinas 1925, Sarkissov et al 1955, Petrides & Pandya 1994, Amunts et al 1999). To κατώτερο τμήμα του πρόσθιου τοιχώματος του κάτω κλάδου της τοξοειδούς αύλακας που ορίσαμε ως πεδίο 45 -χρησιμοποιώντας ως κριτήρια τα χαρακτηριστικά του πεδίου 45 του ανθρώπινου εγκεφάλου- δεν εκτείνεται προς την περιοχή όπου προκαλούνται μικρού εύρους σακκαδικές κινήσεις του οφθαλμού, αλλά εκτείνεται μπροστά σε σημαντική απόσταση μέσα στον κάτω πλάγιο μετωπιαίο φλοιό (εικ. 3β). Στη μετωπιαίο οφθαλμική περιοχή που ορίζεται βάσει του ηλεκτρικού μικροερεθισμού και η οποία κείται στο πρόσθιο τοίχωμα της τοξοειδούς αύλακας, εκεί όπου δημιουργείται καμπύλη γύρω από την κύρια αύλακα, ο φλοιός εμφανίζει μεγάλους και πυκνούς πυραμιδοειδείς νευρώνες στη στιβάδα V (Stanton et al 1989). Οι νευρώνες αυτοί μειώνονται απότομα καθώς προχωρούμε προς το κατώτερο τμήμα του πρόσθιου τοιχώματος του κάτω κλάδου της τοξοειδούς αύλακας, όσο δηλαδή απομακρυνόμαστε από την περιοχή όπου μπορούν να προ- κληθούν οφθαλμικές κινήσεις (Stanton et al 1989). Στο κατώτερο τμήμα του κάτω κλάδου της τοξοειδούς αύλακας -που θεωρούμε ανάλογο με το πεδίο 45 του ανθρώπινου εγκεφάλου- σπάνια συναντά κανείς τους πολύ μεγάλους πυραμιδοειδείς νευρώνες της στιβάδας V που είναι χαρακτηριστικοί του άνω τμήματος όπου βρίσκεται το μετωπιαίο οφθαλμικό πεδίο. Συμπεριλάβαμε το ανώτερο τμήμα του κάτω κλάδου του τοξοειδούς φλοιού, ο οποίος εμφανίζει μεγάλους νευρώνες στη στιβάδα V, ως μέρος του οπίσθιου πεδίου 8, όπως είχαν κάνει και άλλοι ερευνητές πριν από εμάς (π.χ. Brodmann 1905, Barbas & Pandya 1989). Κατ’ αυτόν τον τρόπο, το πεδίο 45 του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού, όταν ορίζεται με κριτήρια συγκρίσιμα με εκείνα με τα οποία ορίζεται το ανθρώπινο πεδίο 45, δεν συμπίπτει απολύτως με το πεδίο 45 κατά Walker και δεν περικλείει κάποιο τμήμα του μετωπιαίου οφθαλμικού πεδίου. Η έγχυση αντίδρομων χρωστικών ουσιών φθορισμού στο τμήμα του προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου που αναλογεί με το πεδίο 45 του ανθρώπινου φλοιού αποκάλυψε προσαγωγές ίνες από την άνω κροτα- φική έλικα (δηλαδή το ακουστικό σύστημα) και τις πολυαισθητηριακές περιοχές της άνω κροταφικής αύλακας και όχι από περιοχές που έχουν γνωστές συνδέσεις με το μετωπιαίο οφθαλμικό πεδίο (Petrides & Pandya 2002).

Ένα άλλο μείζον θέμα κατά την προσπάθεια σύγκρισης του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού του ανθρώπου και του πιθήκου αφορά τη σχέση μεταξύ του πεδίου 47 του ανθρώπινου εγκεφάλου και του πεδίου 12 του εγκεφάλου του πιθήκου. Ο όρος «πεδίο 47» χρησιμοποιήθηκε από τον Brodmann για μια εκτεταμένη ζώνη, από το απώτατο τμήμα του πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού ώς την έσω κογχική αύλακα στο οπίσθιο τμήμα του κογ- χικού μετωπιαίου φλοιού (εικ. 2α, Brodmann 1908,1909). Πρόκειται για μια κυτταροαρχιτε- κτονικά ανομοιογενή περιοχή που οι Sarkissov et al (1955) υποδιαίρεσαν σε πέντε τμήματα (εικ. 2β). Η ονομασία «πεδίο 47» δεν έχει χρησιμοποιηθεί σε κανένα χάρτη του εγκεφάλου του πιθήκου, αλλά ο Walker (1940) προσδιόρισε μια ευρεία περιοχή του κάτω πλάγιου τμήματος του μετωπιαίου λοβού του μακάκου που εκτείνεται μέχρι την κογχική επιφάνεια ως πεδίο 12 (εικ. 1β). Εσωτερικά του πεδίου 12, στην κογχική μετωπιαία επιφάνεια, ο Walker (1940) αναγνώρισε δύο άλλες περιοχές: το πεδίο 13, πίσω, και το πεδίο 11, μπροστά.

Εδώ έχει σημασία να επισημάνουμε ότι στο χάρτη του Walker το πεδίο 12 κατέχει το απώτατο τμήμα του κάτω πλάγιου μετωπιαίου φλοιού (εικ. 1β). Στη συγκριτική μας αρχιτεκτονική ανάλυση ήταν εμφανές ότι η περιοχή που κατέχει το απώτατο τμήμα του κάτω πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού και εκτείνεται μέχρι την κογχική επιφάνεια, την οποία ο Walker (1940) ονόμασε πεδίο 12, έχει χαρακτηριστικά συγκρίσιμα με εκείνα του τμήματος του πεδίου 47 στον ανθρώπινο φλοιό που κείται εμπρός και κάτω από το πεδίο 45 και που επίσης εκτείνεται μέχρι την έξω κογχική αύλακα. Ονομάσαμε αυτή την περιοχή, στον εγκέφαλο του ανθρώπου και του πιθήκου, πεδίο 47/12 (εικ. 3β) για να δηλώσουμε την τοπογραφική και κυτταροαρ- χιτεκτονική ομοιότητα του τμήματος αυτού του μετωπιαίου φλοιού στους δύο εγκεφάλους (Petrides & Pandya 1994, 2002). To τμήμα του πεδίου 47 κατά Brodmann, που εκτείνεται εσωτερικά της έξω κογχικής αύλακας στον ανθρώπινο εγκέφαλο, είναι ένας δυσκοκκιώδης φλοιός με χαρακτηριστικά παρόμοια με εκείνα του οπίσθιου κογχικού μετωπιαίου φλοιού που ο Walker ονόμασε πεδίο 13 στον πίθηκο (βλ. Petrides & Pandya 1994). Έτσι, η κάτω επιφάνεια του μέσοπλάγι- ου προμετωπιαίου φλοιού του πιθήκου μακά- κου περικλείει δύο αρχιτεκτονικές περιοχές, τα πεδία 45 και 47/12, τα οποία στον ανθρώπινο εγκέφαλο κατέχουν την τριγωνική μοίρα και την κογχική μοίρα της κάτω μετωπιαίας έλικας. Το πεδίο 47/12 έχει ισχυρές συνδέσεις με τον πρόσθιο κάτω κροταφικό φλοιό, που συμμετέχει στην αναλυση οπτικών ερεθισμάτων, και με κάτω μεταιχμιακές περιοχές, δηλαδή τον περιρινικό φλοιό και την πρόσθια παραϊπποκάμπεια έλικα (Barbas 1988, Carmichael & Price 1995, Petrides & Pandya 2002), ενώ το πεδίο 45 έχει ισχυρές συνδέσεις με την ακουστική άνω κροταφική περιοχή και τον πολυαισθητηριακό φλοιό της άνω κροταφικής αύλακας (Petrides & Pandya 2002).

3. Λειτουργική οργάνωση του προμετωπιαίου φλοιού

Υπάρχουν πια σημαντικά στοιχεία για τον μεί- ζονα ρόλο που παίζει ο προμετωπιαίος φλοιός στις διαδικασίες ελέγχου οι οποίες ασκούν μια εκ των άνω ρύθμιση της νόησης και της συμπεριφοράς (π.χ. Luria 1969, Stuss & Benson 1986, Fuster 1989, Petrides 1996, Robbins 1996, Shallice & Burgess 1996, Duncan &. Owen 2000, Postle & D’Esposito 2000). Οι διαφορές στη δομή των περιοχών του προμετωπιαίου φλοιού που αντικατοπτρίζονται στην κυτταροαρχιτεκτονική τους, όπως και οι διαφορετικές τους συνδέσεις με άλλες φλοιώδεις και υποφλοιώδεις εγκεφαλικές δομές, δείχνουν ότι αυτές οι περιοχές συμμετέχουν σε ξεχωριστές διαδικασίες ελέγχου της νόησης και της συμπεριφοράς που συνιστούν τον τομέα της προμετωπιαίας λειτουργίας. Για να αποκαλύψουμε τις βασικές αρχές της λειτουργικής οργάνωσης των υψηλού επιπέδου διαδικασιών ελέγχου στον μετωπιαίο φλοιό των πρωτευόντων, μελετήσαμε συγκριτικά τις νοητικές συνέπειες των βλαβών του μετωπιαίου φλοιού τόσο σε ανθρώπους όσο και σε πιθήκους μακάκους. Εφόσον το θεμελιώδες σχέδιο οργάνωσης παραμένει πιθανώς το ίδιο σε όλους τους πρωτεύοντες εγκεφάλους, μια συγκριτική προσέγγιση θα είχε περισσότερες πιθανότητες να αποκαλύψει τα ουσιώδη χαρακτηριστικά της οργάνωσης του μετωπιαίου φλοιού. Ακόμη, επειδή οι βλάβες που παρουσιάζονται σε ασθενείς σπάνια περιορίζονται σε συγκεκριμένες αρχιτεκτονικές περιοχές του μετωπιαίου φλοιού, η έρευνα σε πιθήκους, στους οποίους είναι δυνατόν να γίνουν εκτο- μές με μεγάλη ακρίβεια, μπορεί να καταδείξει διαχωρισμούς στη λειτουργική συμβολή καθενός από τα μέρη του προμετωπιαίου φλοιού που μόνο ατελώς μπορούν να μελετηθούν στον ανθρώπινο εγκέφαλο. Η μελέτες αυτές αποκάλυψαν ότι ο νοητικός έλεγχος οργανώνεται, αφενός, κατά μήκος ενός οριζόντιου, πρόσθιου-οπίσθιου, άξονα στον πλάγιο προμετωπιαίο φλοιό και, αφετέρου, κατά μήκος ενός κάθετου, άνω-κάτω, άξονα στον μέσο πλάγιο προμετωπιαίο φλοιό. Η πρόσθια-οπίσθια διάκριση είχε αποδειχθεί στη δεκαετία του 1980 από μελέτες στον πίθηκο που εξέτασαν τις διαφορές των συνεπειών που είχαν οι εκτομές του άνω μεσο- πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού και οι εκτομές του οπίσθιου πλάγιου μετωπιαίου φλοιού στη μάθηση συναρτήσεων μεταξύ ερεθισμάτων και αντιδράσεων και την ενεργό μνήμη (βλ. Petrides 1987,2005)· η άνω-κάτω διάκριση στον εκτελεστικό έλεγχο προτάθηκε στην αρχή της δεκαετίας του 1990 (Petrides 1994, 1996).

Α) Η οργάνωση του μετωπιαίου φλοιού κατά τον πρόσθιο-οπίσθιο άξονα

Από μελέτες σε αρρώστους και σε πιθήκους υπάρχουν πολλά στοιχεία που δείχνουν ότι υπάρχει μια λειτουργική οργάνωση κατά μήκος ενός πρόσθιου-οπίσθιου άξονα στον πλάγιο μετωπιαίο φλοιό (εικ. 4). Όπως είναι γνωστό, η απώτατη οπίσθια περιοχή του μετωπιαίου λοβού, η κινητική περιοχή δηλαδή που κατέχει την πρόσθια κεντρική έλικα (πεδίο 4 και οπίσθιο πεδίο 6) μετέχει στον έλεγχο επιδέξιων κινήσεων και σε απ’ ευθείας αισθητικο-κινητικές μετατροπές για να είναι εφικτή η ακριβής προσέγγιση, κράτημα και χειρισμός των αντικειμένων (He et al 1993, Rizzolatti & Luppino 2001). Μπροστά από την κινητική πρόσθια κεντρική περιοχή μπορεί να γίνει μια ακόμη διάκριση μεταξύ οπίσθιας προμετωπιαίας περιοχής (πρόσθιο πεδίο 6 και πεδίο 8) και μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού (πεδίο 46 και πεδίο 9/46). Οι βλάβες που περιορίζονται στην οπίσθια πλάγια προ- μετωπιαία περιοχή (πεδίο 8 και πρόσθιο πεδίο 6) επιφέρουν σοβαρές διαταραχές σε δοκιμασίες που απαιτούν επιλογή μεταξύ εναλλακτικών ανταγωνιστικών αντιδράσεων βάσει της μάθησης συσχετισμών μεταξύ συγκεκριμένων ερεθισμάτων και αντιδράσεων. Αντίθετα, οι βλάβες του μέσου πλάγιου προμετωπι- αίου φλοιού (πεδία 46 και 9/46) οδηγούν σε σοβαρές διαταραχές σε δοκιμασίες που έχουν σχεδιαστεί για την εκτίμηση της δυνατότητας εποπτείας πληροφοριών στην ενεργό μνήμη (Petrides 1987,1994, 2005). Στην εικόνα 5 παρουσιάζονται δύο τύποι εκτομών που έγιναν στον πίθηκο για να επι- τραπεί η μελέτη των βασικών διαφορών λειτουργίας κατά μήκος του πρόσθιου-οπίσθιου άξονα του πλάγιου μετωπιαίου φλοιού. Οι άνω μεσοπλάγιες προμετωπιαίες εκτομές περιλάμβαναν το φλοιό στην κύρια αύλακα (sulcus principalis) και πάνω από αυτήν και αφορούσαν επομένως τα πεδία 46, 9/46 και 9. Οι οπίσθιες πλάγιες μετωπιαίες εκτομές περιλάμβαναν το φλοιό μέσα στο άνω τμήμα της τοξοειδούς αύλακας (sulcus arcuatus) και την άμεσα γειτονική περιοχή, δηλαδή το πρόσθιο πεδίο 6 και το πεδίο 8Α: Ονομάζουμε τις οπίσθιες πλάγιες μετωπιαίες εκτομές περι- τοξοειδείς (periarcuate, ΡΑ) εκτομές, καθώς αφορούν το φλοιό μέσα και γύρω από την τοξοειδή αύλακα. Στην εικόνα 6 δίνεται ένα παράδειγμα των διαταραχών στην επίδοση των πιθήκων με οπίσθιες πλάγιες μετωπιαίες εκτομές σε δοκιμασίες μάθησης συναρτημέ- νων αντιδράσεων. Σε αυτήν την οπτικο-οπτική δοκιμασία συνειρμικής μάθησης, οι πίθηκοι είχαν μπροστά τους δύο λευκά κουτιά από πλεξιγκλάς. Στο κάθε κουτί υπήρχε ένας λαμπτήρας που άναβε και έσβηνε ο πειραματιστής από απόσταση (Petrides 1985). Στην κάθε δοκιμή, με τυχαία σειρά, το ένα από τα κουτιά φωτιζόταν ενώ το άλλο παρέμενε σκοτεινό και παρουσιαζόταν ένα από δύο αντικείμενα (Α ή Β). Οι πίθηκοι αμείβονταν εάν άνοιγαν το φωτισμένο κουτί όταν παρουσιαζόταν το αντικείμενο Α και το σκοτεινό κουτί όταν παρουσιαζόταν το αντικείμενο Β. Είχαν λοιπόν να διαλέξουν ανάμεσα σε δύο οπτικά ερεθίσματα (δηλαδή το φωτισμένο ή το σκοτεινό κουτί, η θέση των οποίων διέφερε από δοκιμή σε δοκιμή) βάσει ενός κανόνα που είχαν αποκτήσει μέσω μάθησης. Τα ζώα με τις άνω μεσοπλάγιες προμετωπιαίες εκτομές (MDL) και τα φυσιολογικά ζώα της ομάδας ελέγχου (NC) πέτυχαν το κριτήριο μάθησης (90% σωστές αντιδράσεις επί 3 συνεχείς ημέρες δοκιμασίας, δηλαδή 90 δοκιμές) σε 300 και 330 δοκιμές κατά μέσον όρο, αντίστοιχα. Αντίθετα, τα ζώα με εκτομές της οπίσθιας πλάγιας μετωπιαίας περιοχής (ΡΑ) δεν κατόρθωσαν να επιτύχουν το κριτήριο μέσα στα όρια του τεστ (1020 δοκιμές) και ο μέσος όρος των σωστών αντιδράσεων κατά τις 3 τελευταίες ημέρες της δοκιμασίας (δηλαδή στις 90 τελευταίες δοκιμές) ήταν μόνο 58%.

Ο κρίσιμος ρόλος του οπίσθιου τμήματος του πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού στην επιλογή ανάμεσα σε διάφορα ερεθίσματα του οπτικού, ακουστικού και σωματοκινητι- κού περιβάλλοντος βασίζεται στη εκμάθηση συσχετισμών μεταξύ ερεθισμάτων και αντιδράσεων, δηλαδή η επιλογή αντιδράσεων είναι συνάρτηση συγκεκριμένων ερεθισμάτων. Η επιλογή ανάμεσα σε ανταγωνιστικά ερεθίσματα του περιβάλλοντος μπορεί να κατανοηθεί ως μια απόδοση προσοχής βάσει μεμαθημένων συσχετισμών. Έτσι, οι κανόνες που αποκτώνται μέσω της μάθησης παρέχουν τον τρόπο να μεταφέρεται με ευελιξία η προσοχή μεταξύ διαφορετικών ερεθισμάτων ή απαντήσεων κάτω από διαφορετικές συνθήκες. Η οπίσθια πλάγια μετωπιαία περιοχή περικλείει τμήματα με διαφορετικές συνδέσεις με τον οπίσθιο συνειρμικό φλοιό (εικ. 4). Έχει υποστηριχθεί (Petrides 1987, 2005) ότι όλες οι υποδιαιρέσεις της οπίσθιας πλάγιας μετωπιαίας περιοχής μετέχουν στην επιλογή μέσω της μάθησης συναρτησιακών σχέσεων, αλλά οι διεργασίες εξάρτησης εφαρμόζονται σε διαφορετικούς τύπους ερεθισμάτων αναλόγως των διαφορετικών συνδέσεων που έχουν οι υποδιαιρέσεις αυτές με τον οπίσθιο συνειρμικό φλοιό. Οι εκτομές του πεδίου 8, για παράδειγμα, οδηγούν σε σοβαρές διαταραχές της επίδοσης στην οπτικο-οπτική δοκιμασία που παρουσιάσαμε παραπάνω, δηλαδή τη δοκιμασία που απαιτεί την εκμάθηση συναρτήσεων μεταξύ οπτικών ερεθισμάτων, αλλά δεν επηρεάζουν δοκιμασίες που απαιτούν την εκμάθηση συναρτήσεων μεταξύ οπτικών ερεθισμάτων και κινήσεων του σώματος (Petrides 1987). Όπως βλέπουμε στην εικόνα 4, το πεδίο 8 συνδέεται με την προταινιωτή περιοχή του φλοιού και το οπίσθιο κάτω βρεγματικό λόβιο, δύο περιοχές που συμμετέχουν σε οπτικές διεργασίες, όπως σε κινήσεις του οφθαλμού και την οπτική αντίληψη και χρήση του χώρου (Mountcastle et al 1975, Andersen & Gnadt 1989). Μπορούμε λοιπόν να πούμε ότι το πεδίο 8 ελέγχει την επιλογή μεταξύ εναλλακτικών οπτικών ερεθισμάτων του περιβάλλοντος βάσει μεμαθημένων συναρτήσεων. Αντίθετα, υπάρχουν βάσιμα στοιχεία που δείχνουν ότι οι βλάβες του πρόσθιου πεδίου 6 επιφέρουν επιλεκτικές διαταραχές στην επιλογή μεταξύ εναλλακτικών κινήσεων βάσει οπτικο-κινητικών συσχετισμών που στηρίζονται στη μάθηση (Petrides 1982, 1987, Halsband & Passingham 1982). Αυτός ο ρόλος του πρόσθιου πεδίου 6 είναι απόλυτα συμβατός με τις πλούσιες τοπικές του συνδέσεις με κινητικές περιοχές όπως το οπίσθιο πεδίο 6 και τη συμπληρωματική κινητική περιοχή, καθώς και με το άνω βρεγματικό λόβιο και το οπίσθιο μέρος του κάτω βρεγματικού λοβίου. Νευρώνες του φλοιού του άνω βρεγματικού λοβίου κωδικοποιούν τη θέση των μελών του σώματος (π.χ. του βραχίονα) σε ένα σύστημα σωματοκεντρικών συντεταγμένων (Duffy & Burchfield 1971, Sakata et al 1973, Mountcastle et al 1975, Lacquaniti et al 1995). Επομένως, το πρόσθιο πεδίο 6, λόγω των συνδέσεών του με το κινητικό σύστημα και το άνω βρεγματικό λόβιο, κατέχει έναν μείζονα ρόλο στην επιλογή μεταξύ εναλλακτικών ανταγωνιστικών κινήσεων.

Σε πλήρη αντίθεση με τον κρίσιμο ρόλο που κατέχει η οπίσθια προμετωπιαία περιοχή στις διαδικασίες επιλογής μεταξύ ερεθισμάτων και αντιδράσεων βάσει σχέσεων που στηρίζονται στη μάθηση, οι εκτομές που περιορίζονται στον άνω μεσοπλάγιο προμε- τωπιαίο φλοιό (δηλαδή τα πεδία 46 και 9/46) διαταράσσουν την επίδοση σε δοκιμασίες ενεργούς μνήμης που απαιτούν την εποπτεία επιλογών από ένα σύνολο ερεθισμάτων ή της εμφάνισης ερεθισμάτων από ένα αναμενόμενο σύνολο (Petrides 1991, 2000α). Οι πίθηκοι με εκτομές του άνω πλάγιου μετωπιαίου φλοιού δεν έχουν πρόβλημα στο να θυμηθούν ερεθίσματα που έχουν εμφανιστεί πρόσφατα, όπως δείχνουν οι φυσιολογικές τους επιδόσεις σε δοκιμασίες μνημονικής αναγνώρισης και σε πολλές δοκιμασίες άμεσης μνήμης (Bachevalier & Mishkin 1986, Petrides 1991, 2000α). Το θεμελιώδες πρόβλημα των πιθήκων με εκτομές του άνω μεσοπλάγιου φλοιού στις δοκιμασίες ενεργούς μνήμης προέρχεται από τις απαιτήσεις εποπτείας αυτών των δραστηριοτήτων (Petrides 1991, 2000α). Ένα παράδειγμα παρουσιάζεται στην εικόνα 7. Σε αυτό το πείραμα υπήρχαν δύο συνθήκες: μια συνθήκη εποπτείας και μια συνθήκη μνημονικής αναγνώρισης (Petrides 1991). Και στις δύο συνθήκες, σε κάθε δοκιμή, γινόταν πρώτα μια παρουσίαση κατά την οποία μπροστά στον πίθηκο υπήρχαν τρία αντικείμενα πάνω σε λευκές πλάκες που κάλυπταν τρεις κοιλότητες με τροφή. Ο πίθηκος διάλεγε ένα από τα αντικείμενα (οποιοδήποτε επιθυμούσε) μετακινώντας την πλάκα κάτω από το αντικείμενο για να αποκαλύψει την κοιλότητα και να πάρει την τροφή-ανταμοιβή του. Η φάση παρουσίασης ήταν η ίδια και στις δύο συνθήκες. Μετά από 10 δευτερόλεπτα γινόταν η εξέταση κατά την οποία ο πίθηκος βρισκόταν αντιμέτωπος με δύο αντικείμενα. Στη συνθήκη εποπτείας ο πίθηκος είχε μπροστά του το αντικείμενο που είχε επιλέξει προηγουμένως (κατά την παρουσίαση) και ένα από τα δύο άλλα αντικείμενα που δεν είχε διαλέξει. Έπρεπε τώρα να επιλέξει το αντικείμενο που δεν είχε επιλέξει προηγουμένως, δηλαδή υπήρχε ανταμοιβή μόνο κάτω από το αντικείμενο που δεν είχε επιλεγεί στη φάση της παρουσίασης. Αφού και τα δύο αντικείμενα ήταν εξίσου γνωστά ο πίθηκος θα επέλεγε σωστά μόνο αν ήταν σε θέση να εποπτεύει (να επιτηρεί) τις επιλογές του (π.χ. την προη- γούμενή του επιλογή κατά την παρουσίαση). Αντίθετα, κατά την εξέταση στη συνθήκη αναγνώρισης ο πίθηκος είχε μπροστά του το αντικείμενο που είχε προηγουμένως επιλέξει και ένα καινούργιο αντικείμενο κάτω από το οποίο βρισκόταν η τροφή. Η επίδοσή του επομένως θα ήταν καλή, ακόμη κι αν δεν ήταν σε θέση να επιτηρεί τις προηγούμενες επιλογές του, αρκεί να μπορούσε να ξεχωρίζει το οικείο από το καινούργιο ερέθισμα. Στην εικόνα 7 φαίνεται ότι οι πίθηκοι με εκτομές της άνω μεσοπλάγιας προμετωπιαίας περιοχής (MDL) παρουσίασαν σοβαρές διαταραχές όταν έπρεπε να αποφασίζουν ποιο από δύο εξίσου γνωστά αντικείμενα είχαν προηγουμένως επιλέξει (συνθήκη εποπτείας). Να σημειωθεί ότι οι πίθηκοι με εκτομές της περι- τοξοειδούς περιοχής (ΡΑ) είχαν εξίσου καλές επιδόσεις σε αυτή τη συνθήκη με τα ζώα που αποτελούσαν την ομάδα ελέγχου (NC). Επιπλέον, όλοι οι πίθηκοι είχαν καλές επιδόσεις, εάν η απόφαση κατά την εξέταση μπορούσε βασιστεί μόνο στην αναγνώριση του γνωστού και του μη γνωστού αντικειμένου. Η μνημονι- κή αναγνώριση λοιπόν, που τόσο πολύ διατα- ράσσεται σε βλάβες του έσω κροταφικού λοβού σε ανθρώπους (Milner 1972) και σε πιθήκους (Mishkin 1982, Squire & ΖοΙα- Morgan 1991), είναι φυσιολογική στους πιθήκους που έχουν υποβληθεί σε εκτομές του άνω μεσοπλάγιου και του οπίσθιου πλάγιου προμετωπιαίου φλοιού.

Β) Δύο επίπεδα εκτελεστικού ελέγχου στον μέσο πλάγιο προμετωπιαίο φλοιό: ένας κάθετος άξονας οργάνωσης

Εκτός από τον οριζόντιο (πρόσθιο-οπίσθιο) άξονα οργάνωσης που περιγράψαμε παραπάνω, στον πλάγιο προμετωπιαίο φλοιό υπάρχει επιπλέον μια οργάνωση κατά μήκος ενός κάθετου άξονα. Έχει προταθεί ότι ο άνω μεσοπλάγιος και ο κάτω μεσοπλάγιος προ- μετωπιαίος φλοιός αποτελούν το υπόστρωμα δύο διαφορετικών επιπέδων εκτελεστικού ελέγχου της νόησης (Petrides 1994,1996, εικ. 8). Όπως τονίσαμε παραπάνω, η ανάλυση των συνεπειών εκτομών του άνω μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού απέδειξε ότι μπορεί μεν η πληροφορία να εξακολουθεί να διατηρείται στη μνήμη, αλλά υπάρχουν διαταραχές στην ικανότητα θεώρησης (δηλαδή της εποπτείας) πολλαπλών πληροφοριών στην ενεργό μνήμη (π.χ. Petrides 1991, 2000α). Έχω προτείνει ότι ο άνω μεσοπλάγιος προμετωπι- αίος φλοιός (πεδία 46 και 9/46) είναι μια εξει- δικευμένη περιοχή όπου ερεθίσματα ή γεγονότα που ερμηνεύονται για πρώτη φορά και διατηρούνται σε οπίσθιες συνειρμικές περιοχές του φλοιού μπορούν να επανακωδικοποι- ηθούν υπό αφηρημένη μορφή με σκοπό την εποπτεία πράξεων ή γεγονότων που αναμένονται (Petrides 1994, 1996). Από τη στιγμή που η εν εξελίξει δραστηριότητα ολοκληρώνεται, αυτές οι προσωρινές αφηρημένες αναπαραστάσεις γεγονότων ή ερεθισμάτων διαγράφονται, θεωρώ ότι ρόλος της περιοχής αυτής του προμετωπιαίου φλοιού δεν είναι να συγκρατεί πληροφορίες για μικρά χρονικά διαστήματα (δραστηριότητα που άλλωστε εύκολα επιτελείται σε οπίσθιες συνειρμικές περιοχές χωρίς τη συμβολή του προμετωπιαίου φλοιού), αλλά ότι αποτελεί ένα σύστημα συνειδητού ενεργού ελέγχου της προγραμματισμένης συμπεριφοράς και νόησης. Ένα τέτοιο σύστημα θα πρέπει να έχει την ικανότητα συγκράτησης κωδικοποι- ημένων παραστάσεων γεγονότων τα οποία αναμένεται να συμβούν, ώστε να έχει τη δυνατότητα να σημειώνει το αν συνέβησαν ή όχι (να επιτηρεί δηλαδή τη μεταξύ τους σχέση και τη σχέση τους με το εν προθέσει σχέδιο). Επιπλέον, ένα τέτοιο σύστημα θα συμμετείχε στο χειρισμό και τη ανακατάταξη αυτών των νοητικών παραστάσεων (π.χ. στο σχεδίασμά μιας σειράς πράξεων) διότι ο χειρισμός αυτός θα απαιτούσε τη διαρκή εποπτεία της σχετικής κατάστασης των προβλε- πόμενων ενεργειών ή γεγονότων. Η συμμετοχή του άνω μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού στη νοητική χρήση ερεθισμάτων είναι έτσι συνέπεια του καθοριστικού του ρόλου στην εποπτεία νοητικών διαδικασιών. Στη συγκεκριμένη συμβολή του άνω μεσοπλάγι- ου προμετωπιαίου φλοιού (που είναι πολύ καλά ανεπτυγμένος στον εγκέφαλο των πρωτευόντων) βασίζεται ο σχεδιασμος και οργάνωση της συμπεριφοράς σε ένα ανώτερο επίπεδο (Petrides 1994,1996).

Αν και δεν υπάρχουν πολλά σαφή στοιχεία για τον λειτουργικό ρόλο του πεδίου 10 που βρίσκεται στον πόλο του μετωπιαίου φλοιού, η κυτταρική του δομή και οι συνδέσεις του δείχνουν έντονες ομοιότητες με το πεδίο 46 του άνω μεσοπλάγιου προμετωπιαί- ου φλοιού. Το πεδίο 10 δίνει την εντύπωση μιας πιο αραιής διάταξης των κυττάρων σε σχέση με τις γειτονικές περιοχές (συμπεριλαμβανομένου και του πεδίου 46), διαθέτει όμως καλά ανεπτυγμένη κοκκιώδη στιβάδα IV και μικρού ώς μέσου μεγέθους πυραμιδοειδή κύτταρα στη στιβάδα III, επίσης χαρακτηριστικά του πεδίου 46 (Petrides & Pandya 1994, 1999). Υπάρχουν επίσης μερικές εντυπωσιακές ομοιότητες στις συνδέσεις τους με άλλες περιοχές του εγκεφάλου. Ανατομικές μελέτες έχουν δείξει ότι η άνω μεσοπλάγια προμετωπιαία περιοχή (πεδία 46, 9/46 και 9) έχει μια μοναδική πρόσβαση στην ιπποκά- μπεια/παραϊπποκάμπεια περιοχή μέσω του οπισθοσπλήνιου φλοιού (Morris et al 1999α, b, Petrides & Pandya 1999). Άξονες από τον ανω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό κατευθύνο- νται προς τα έσω, ως τμήμα της δεσμίδας του προσαγωγίου, για να καταλήξουν στο οπίσθιο μέρος της έλικας του προσαγωγίου και τον γειτονικό οπισθοσπλήνιο φλοιό (εικ. 8), ο οποίος με τη σειρά του συνδέεται με την ιπποκάμπεια περιοχή. Αυτό το σύστημα ινών που κατευθύνεται προς τα έσω και συνδέει τα πεδία της άνω μεσοπλάγιας προμετωπιαί- ας περιοχής με την οπισθοσπλήνια περιοχή αποτελεί μοναδικό τρόπο αλληλεπίδρασης με την ιπποκάμπεια περιοχή και ίσως να συνι- στά την ανατομική βάση του ελέγχου που ασκεί ο άνω μεσοπλάγιος προμετωπιαίος φλοιός επί της ενεργούς μνήμης. Σε αυτή τη μοναδική πρόσβαση στη μνημονική διαδικασία της ιπποκάμπειας περιοχής, μέσω της δεσμίδας του προσαγωγίου και της οπισθο- σπλήνιας περιοχής, την τόσο χαρακτηριστική για τον άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό, συμμετέχει και το πεδίο 10 του μετωπιαίου πόλου αλλά όχι και οι κάτω πλάγια (πεδία 45 και 47/12) ή οπίσθια (πεδία 8Α και 6) περιοχή του προμετωπιαίου φλοιού (Petrides & Pandya 2004). Επιπλέον, τόσο το πεδίο 46 όσο και το πεδίο 10 έχουν πλούσιες συνδέσεις με την πολυαισθητηριακή περιοχή του φλοιού στο ανώτερο τοίχωμα της άνω κροτα- φικής αύλακας (Petrides & Pandya 2004). Όσον αφορά τις τοπικές συνδέσεις μέσα στον μετωπιαίο φλοιό, το πεδίο 10 συνδέεται τόσο με τον γειτονικό άνω μεσοπλάγιο (πεδία 9 και 46) όσο και με τον γειτονικό κάτω μεσο- πλάγιο προμετωπιαίο φλοιό (πεδία 47/12 και 45, εικ. 4). Έτσι, το πολικό μετωπιαίο πεδίο 10 βρίσκεται σε μια ιδανική θέση για την άσκηση ελέγχου επί των γειτονικών άνω και κάτω μεσοπλάγιων περιοχών του προμετωπιαίου φλοιού ενώ, μαζί με το πεδίο 46, επιδρά επάνω στη μνήμη και άλλες νοητικές διαδικασίες μέσω των μοναδικών συνδέσεων με τον οπισθοσπλήνιο φλοιό και την πολυαισθητη- ριακή κροταφική περιοχή. Με βάση αυτά τα ανατομικά δεδομένα θεωρώ ότι το πολικό μετωπιαίο πεδίο 10 κατέχει μια ιδανική θέση για να επιτηρεί τη διαδικασία εποπτείας που συντελείται στον άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό, ώστε να είναι δηλαδή επιφορτισμένο με αυτό που θα ονομάζαμε «υπερ- εποπτεία». Μια τέτοια διαδικασία ελέγχου θα συνιστούσε ένα ακόμη πιο αφηρημένο επίπεδο νοητικού ελέγχου, κατά μήκος του οριζόντιου, πρόσθιου-οπίσθιου άξονα του πλάγιου μετωπιαίου φλοιού, κρίσιμο για την ταυτόχρονη ενασχόληση με πολλαπλές δραστηριότητες και τον προγραμματισμό ανωτέρου επιπέδου. Το πεδίο 10 θα μπορούσε επομένως να θεωρηθεί ως το ανώτατο επίπεδο της οριζόντιας (πρόσθιας-οπισθιας) ιεραρχίας των διεργασιών ελέγχου που λαμβάνουν χώρα στον πλάγιο μετωπιαίο φλοιό (εικ. 4).

Σε αντίθεση με τον άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό, σύμφωνα με την υπόθεση των δύο επιπέδων μεσοπλάγιου προμετωπιαίου ελέγχου (Petrides 1994, 1996), ο κάτω μεσοπλάγιος προμετωπιαίος φλοιός εξυπηρετεί -σε αλληλεπίδραση με τις οπίσθιες συνειρμικές περιοχές του φλοιού-ποικίλες εκτελεστικές διαδικασίες όπως είναι η ενεργός επιλογή, σύγκριση και αξιολόγηση ερεθισμάτων στη βραχυπρόθεσμη και τη μακροπρόθεσμη μνήμη (βλ. Petrides 1994,1996, για λεπτομέρειες). Αυτή η μορφή αλληλεπίδρασης είναι αναγκαία για την ενεργό (ρητή) κωδικοποίηση και την ενεργό ανάσυρση των πληροφοριών, δηλαδή για μια διαδικασία που ξεκινά με συνειδητή προσπάθεια του ατόμου και καθοδηγείται από τα σχέδια και τις προθέσεις του· δεν είναι όμως αναγκαία και για την αυτόματη κωδικοποίηση και την ανάσυρση πληροφοριών, ενέργειες που καθοδηγούνται από τα ερεθίσματα ή το περιβαλλοντικό πλαίσιο. Η πρόταση αυτή υποστηρίζεται πλέον από σημαντικά στοιχεία που έχουν προκόψει από μελέτες εκτομών σε πιθήκους και από μελέτες λειτουργικής νευροαπεικόνισης σε φυσιολογικούς ανθρώπους (βλ. Owen 1997, Petrides 2000b).

Παρουσιάζουμε εδώ ένα παράδειγμα λειτουργικής νευροαπεικόνισης σε φυσιολογικούς ανθρώπους που υποστηρίζει την παραπάνω διάκριση (εικ. 9). Στη μελέτη αυτή με τομογραφία εκπομπής ποζιτρονίων εξετάστηκαν φυσιολογικά άτομα υπό διαφορετικές μνημονικές συνθήκες. Σε όλες τις συνθήκες οι εξεταζόμενοι έβλεπαν στην οθόνη ζεύγη αφηρημένων σχεδίων και απαντούσαν αγγίζοντας την οθόνη (εικ. 9α). Στη συνθήκη απόφασης μεταξύ οικείου και πρωτοεμφανι- ζόμενου ερεθίσματος, οι εξεταζόμενοι έβλεπαν, κατά τη διάρκεια της τομογραφίας, ζεύγη αφηρημένων σχεδίων· το ένα από αυτά τα σχέδια το είχαν δει αμέσως πριν από την απεικόνιση, και έπρεπε να διαλέξουν το καινούργιο αγγίζοντάς το. Η εγκεφαλική ενεργοποίηση στη συνθήκη αυτή συγκρίθηκε με την ενεργοποίηση στη συνθήκη ελέγχου όπου επίσης παρουσιάζονταν καινούργια και οικεία ερεθίσματα, αλλά οι εντολές που είχαν οι εξεταζόμενοι ήταν να κοιτούν απλώς τα σχέδια και να αγγίζουν το διάστημα μεταξύ τους για να δουν το επόμενο ζεύγος. Οι συνθήκες αυτές είχαν σχεδιαστεί με σκοπό να ελέγξουν την υπόθεση σύμφωνα με την οποία ο κάτω μεσοπλάγιος προμετωπιαίος φλοιός επιστρατεύεται κατά τη λήψη μιας ενεργούς, ρητής, απόφασης σχετικά με την οικειότητα των ερεθισμάτων, σε αντίθεση με την παθητική ενατένιση καινούργιων ή οικείων ερεθισμάτων. Όπως μπορούμε να δούμε στην εικόνα 9β, στη συνθήκη ρητής απόφασης μεταξύ οικείου και πρωτοεμφανιζόμενου υπήρχε ενεργοποίηση της δεξιάς κάτω μεσοπλάγιας προμετωπιαίας περιοχής (πεδίο 47/12), αυξημένη σε σχέση με τη συνθήκη ελέγχου. Σημειώνεται στο πλαίσιο αυτής της σύγκρισης η απουσία ενεργοποίησης της άνω μεσοπλάγιας προμετωπιαίας περιοχής. Στη συνθήκη εποπτείας, οι εξεταζόμενοι έβλεπαν και πάλι ζεύγη αφηρημένων σχεδίων, έπρεπε δε να διαλέγουν ένα από τα δύο και να το αγγίζουν. Ο πειραματιστής τους είχε πει ότι κάποια από τα ζεύγη θα επανεμφανίζονταν και ότι θα έπρεπε τότε να επιλέγουν το σχέδιο που δεν είχαν διαλέξει προηγουμένως. Έτσι, κατά τη διάρκεια της τομογραφίας, οι εξεταζόμενοι έπρεπε να αποφασίζουν ότι κάποια από τα ζεύγη ήταν καινούργια και να διαλέγουν ένα από τα σχέδια και ότι άλλα ζεύγη ήταν οικεία (τα ζεύγη που επανεμφανίζονταν) και τότε να διαλέγουν το ερέθισμα που δεν είχαν προηγουμένως επιλέξει. Έτσι, αντίθετα απο τη συνθήκη απόφασης μεταξύ οικείου και πρωτοεμφανι- ζόμενου, στην οποία μια σειρά ανεξάρτητων δοκιμών απαιτούσαν κρίσεις σχετικά με την οικειότητα ή μη των ερεθισμάτων, στη συνθήκη εποπτείας οι εξεταζόμενοι έπρεπε, επιπρόσθετα, να επιτηρούν τις επιλογές τους για να μπορούν να αποφασίζουν ορθά. Η σύγκριση μεταξύ της συνθήκης εποπτείας και της συνθήκης ελέγχου έδειξε αυξημένη ενεργοποίηση τόσο στον κάτω μεσοπλάγιο όσο και στον άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό (εικ. 9γ). Επιπλέον, η σύγκριση της συνθήκης εποπτείας με τη συνθήκη ρητής απόφασης μεταξύ οικείου και πρωτοεμφανιζόμε- νου έδειξε αυξημένη ενεργοποίηση μόνο στον άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό (εικ. 96). Οι αυξημένες απαιτήσεις της εποπτείας είχαν λοιπόν ως αποτέλεσμα μια επιλεκτική αύξηση της δραστηριότητας του άνω μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού.

Ας σημειωθεί ότι η δοκιμασία εποπτείας σε αυτό το πείραμα λειτουργικής νευροαπεικόνισης έχει πανομοιότυπες απαιτήσεις με τη δοκιμασία εποπτείας στο πείραμα με τους πιθήκους που περιγράψαμε παραπάνω (εικ. 7, εποπτεία): ο πίθηκος ή ο άνθρωπος αντιμετωπίζει δύο εξίσου οικεία ερεθίσματα και πρέπει να αποφασίσει ποιο από τα δύο είχε επι- λέξει προηγουμένως. Στους πιθήκους, οι εκτομές του άνω μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού προκαλούν διαταραχές στην απόφαση αυτή. Στο πείραμα απεικόνισης σε ανθρώπους, κατά τη διάρκεια αυτών των αποφάσεων υπήρχε μια επιλεκτικά αυξημένη ενεργοποίηση στον άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό. Ας σημειωθεί επιπλέον η απουσία αυξημένης ενεργοποίησης στον ανθρώπινο άνω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό όταν λαμβάνονται αποφάσεις μεταξύ οικείου και πρωτοεμφανιζόμενου (εικ. 9β), ένα αποτέλεσμα σε απόλυτη συμφωνία με το γεγονός ότι οι πίθηκοι με βλάβες του άνω μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού έχουν φυσιολογικές επιδόσεις σε δοκιμασίες μνη- μονικής αναγνώρισης που απαιτούν τέτοιου είδους κρίσεις (εικ. 7, αναγνώριση). Συνεπώς, τα αποτελέσματα της λειτουργικής νευροαπεικόνισης του φυσιολογικού ανθρώπινου εγκεφάλου βρίσκονται σε πλήρη συμφωνία με -και μπορούν να προβλεφθούν από- τα αποτελέσματα των μελετών των εκτομών στον πίθηκο. Η θεμελιώδης συμβολή συγκεκριμένων περιοχών του προμετωπιαίου φλοιού στον έλεγχο της νοητικής διαδικασίας (π.χ. η επο- πτεία που ασκεί ο άνω μεσοπλάγιος προμε- τωπιαίος φλοιός), και η οποία μπορεί να απομονωθεί χάρη στην έρευνα με πιθήκους, εμπλέκεται φυσικά, σε όλα τα είδη νοητικών διαδικασιών (π.χ. διαδικασίες αντίληψης, μνήμης, χειρισμού του χώρου) και στον πολύπλοκο ανθρώπινο εγκέφαλο θα προσαρμοστεί για χρήση σε γλωσσικές και αριθμητικές διαδικασίες. Για παράδειγμα, η συμμετοχή του κάτω μεσοπλάγιου προμετωπιαίου φλοιού στην ενεργό μνημονική ανάσυρση, που στον πίθηκο μπορεί να μελετηθεί μόνο σε ένα μη λεκτικό επίπεδο, μπορεί να παρατηρηθεί με σαφήνεια σε μελέτες απεικόνισης στον δεξιό κάτω μεσοπλάγιο προμετωπιαίο φλοιό του ανθρώπινου εγκεφάλου (π.χ. Petrides et al 2002, Kostopoulos & Petrides 2003). Στο αριστερό ημισφαίριο του ανθρώπινου εγκεφάλου, ο κάτω μεσοπλάγιος προμετωπιαίος φλοιός χρησιμοποιείται επιπλέον στη ανάσυρση λεκτικών πληροφοριών από τη μνήμη επεισοδίων ή γνώσεων (Poldrack et al 1999, Petrides et al 1995). Η νευροβιολογική βάση της ενεργούς ανάσυρσης μπορεί συνεπώς να μελετηθεί σε πιθήκους με τις κατάλληλες μη λεκτικές δοκιμασίες.

Συμπερασματικά, ο πλάγιος μετωπιαίος φλοιός είναι λειτουργικά οργανωμένος κατά μήκος ενός οριζόντιου πρόσθιου-οπίσθιου άξονα και κατά μήκος ενός κάθετου άνω- κάτω άξονα. Η απώτατη οπίσθια μετωπιαία περιοχή, δηλαδή η κινητική περιοχή της πρόσθιας κεντρικής έλικας, συμμετέχει στον ακριβή κινητικό έλεγχο και στον λεπτομερή συσχετισμό σωματοαισθητηριακών και κινητικών αντιδράσεων. Η οπίσθια πλάγια μετωπιαία περιοχή συμμετέχει σε διαδικασίες επιλογής μεταξύ πολλαπλών ανταγωνιστικών αντιδράσεων και ερεθισμάτων βάσει μαθημένων συσχετισμών (συναρτήσεων). Πιο μπροστά, ο μέσος πλάγιος προμετωπιαίος φλοιός παίζει έναν ακόμη πιο αφηρημένο ρόλο στον νοητικό έλεγχο και με τη σειρά του είναι οργανωμένος κατά μήκος ενός κάθετου άξονα: ο άνω μεσοπλάγιος προμετωπιαίος φλοιός συμμετέχει στην εποπτεία των πληροφοριών στη μνήμη ενώ ο κάτω μεσοπλάγιος προμετωπιαίος φλοιός συμμετέχει σε κρίσεις για πληροφορίες που συγκροτούνται σε οπίσθιες συνειρμικές περιοχές του φλοιού και οι οποίες είναι αναγκαίες για την ενεργό ανάσυρση και κωδικοποίηση των πληροφοριών (βλ. Petrides 1994,1996).

Θα πρέπει να τονιστεί ότι τα διάφορα επίπεδα εκτελεστικού ελέγχου που ορίστηκαν παραπάνω θα συμμετέχουν κατά την εξέλιξη πολλών νοητικών δραστηριοτήτων, συχνά ταυτόχρονα. Η επιτυχημένη απόδειξη της συγκεκριμένης συμβολής των διαφόρων προμετωπιαίων περιοχών θα εξαρτηθεί συνεπώς από μελέτες επιλεκτικών εκτομών (π.χ. σε πιθήκους) που προκαλούν διαταραχές σε ορισμένες δοκιμασίες με αυξημένες απαιτήσεις στις εκτελεστικές διαδικασίες που ενδιαφέρουν (π.χ. εποπτεία) σε αντίθεση με φυσιολογικές επιδόσεις σε δοκιμασίες ελέγχου που δεν αφορούν τη συγκεκριμένη εκτελεστική διαδικασία. Οι περισσότερες μελέτες λειτουργικής νευροαπεικόνισης δεν έχουν σχεδιαστεί ειδικά με σκοπό την απομόνωση ιδιαίτερων αφηρημένων εκτελεστικών διαδικασιών που θεωρείται ότι εξαρτώνται από συγκεκριμένες προμετωπιαίες περιοχές. Σκοπός τους ήταν απλώς συγκρίσεις της εγκεφαλικής δραστηριότητας κατά τη διάρκεια της επιτέλεσης διαφόρων νοητικών δοκιμασιών με τη δραστηριότητα κατά τη διάρκεια δοκιμασιών «βάσης». Δεν προκαλεί έκπληξη, επομένως, ότι σε τέτοιες μελέτες παρατηρείται συχνά μεγαλύτερη ενεργοποίηση πολλών προμετωπιαίων περιοχών διότι οι νοητικές δοκιμασίες που χρησιμοποιούνται εμπλέκουν, σε διαφόρους (και συχνά άγνωστους) βαθμούς, τις συγκεκριμένες εκτελεστικές διαδικασίες που εξαρτώνται από τις διάφορες περιοχές του προμετωπιαίου φλοιού. Όπως θα αναμενόταν από το γεγονός ότι οι προμετωπιαίες περιοχές συμμετέχουν σε αφηρημένες διαδικασίες ελέγχου της νόησης, μετα-αναλύσεις των δεδομένων μελετών λειτουργικής απεικόνισης αποκαλύπτουν ενεργοποίηση πολλών προμετωπιαίων περιοχών κατά τη διάρκεια διαφόρων δοκιμασιών (π.χ. Duncan & Owen 2000). Οι μελέτες λειτουργικής απεικόνισης μπορεί να αποκαλύψουν την ιδιαίτερη συμβολή συγκεκριμένων προμετωπιαίων περιοχών μόνο αν είναι έτσι σχεδιασμένες ώστε να μετρούν, σε ορισμένες πειραματικές συνθήκες, διαδικασίες ελέγχου οι οποίες θεωρείται ότι εμπλέκουν κάποια από τις προμετωπιαίες περιοχές, ενώ, ταυτόχρονα, άλλες διαδικασίες ελέγχου διατηρούνται προσεκτικά στο ίδιο επίπεδο.