Frontiers in Systems Neuroscience (Italiano)

Introduzione

Una visione diffusa della funzione della corteccia prefrontale (PFC) è che codifica le informazioni rilevanti sui compiti nella memoria di lavoro (Goldman-Rakic, 1987; Miller and Cohen, 2001; Baddeley, 2003). Questo account ha origine da decenni di lavoro che hanno mostrato una forte attività neurale nella PFC durante il periodo di ritardo delle attività di memoria di lavoro (Fuster e Alexander, 1971; Funahashi et al., 1993a; Wilson et al., 1993; Levy e Goldman-Rakic, 2000)., Questa attività del periodo di ritardo ha due proprietà chiave. Innanzitutto, è specifico per lo stimolo che viene ricordato, coerente con esso contenente informazioni sul contenuto della memoria di lavoro. In secondo luogo, codifica solo stimoli rilevanti per il compito a portata di mano: è resistente ai distrattori (Miller et al., 1996; Sakai et al., 2002) e le informazioni irrilevanti sul compito non sono codificate nella memoria di lavoro (Rainer et al., 1998). Queste proprietà dell’attività del periodo di ritardo sono state osservate a livello di singolo neurone nelle scimmie e su scala più ampia negli studi di imaging umano (Courtney et al.,, 1998; Zarahn et al., 1999; Curtis et al., 2004). Nelle scimmie, i singoli neuroni registrati da PFC mantengono le informazioni sullo stimolo durante il periodo di ritardo, anche quando gli stimoli distraenti sono presentati nel mezzo del ritardo (Miller et al., 1996). Si pensa che l’attività del periodo di ritardo rifletta lo stimolo attualmente in memoria (Fuster, 1973; Funahashi et al., 1993a; Wilson et al., 1993; Procyk e Goldman-Rakic, 2006). Negli esseri umani, studi multipli che utilizzano varie tecniche di imaging hanno anche mostrato un aumento dell’attività del periodo di ritardo nella PFC., Ad esempio, utilizzando la risonanza magnetica funzionale (fMRI) l’attivazione sostenuta è stata misurata nel PFC laterale mentre i soggetti hanno mantenuto posizioni spaziali nella memoria di lavoro attraverso ritardi di diversi secondi (Courtney et al., 1998).

La necessità dell’attività di ritardo della PFC per la memoria di lavoro è dimostrata da studi che dimostrano che le lesioni alla PFC producono forti deficit nelle attività di memoria di lavoro sia nelle scimmie (Fuster e Alexander, 1971; Bauer e Fuster, 1976; Funahashi et al., 1993b; Wilson et al., 1993; Levy e Goldman-Rakic, 2000) e umani (Müller et al.,, 2002; Tsuchida e Fellows, 2009; Voytek e Knight, 2010). Inoltre, l’interruzione dell’attività del periodo di ritardo con microstimolazione aumenta il tasso di errori (Wegener et al., 2008). Inoltre, più lungo è il ritardo, maggiore è il tasso di errore, coerente con un fallimento della memoria di lavoro per mantenere le informazioni di stimolo. Questi risultati hanno costituito la base per la visione prevalente di quel PFC è il sito in cui le informazioni sullo stimolo da ricordare sono memorizzate nella memoria di lavoro (per una recente recensione, vedi D’Esposito e Postle, 2015)., Tuttavia, recentemente c’è stato un crescente corpo di lavoro che ha messo in dubbio questa teoria (Druzgal e D’Esposito, 2001; Curtis e D’Esposito, 2003; Postle et al., 2003; Ranganath et al., 2004; Sreenivasan et al., 2014a, b; Postle, 2015). In questa mini-recensione, discuteremo brevemente le prove contro la teoria prevalente e esamineremo le prove emergenti per una proposta alternativa per il ruolo del PFC nella memoria di lavoro.

PFC è il sito di archiviazione della memoria di lavoro?,

Alcune delle prime prove che contraddicevano l’opinione che la PFC rappresenti informazioni di stimolo nella memoria di lavoro provenivano da studi di neuroimaging negli esseri umani. I ricercatori hanno dimostrato che l’attività del periodo di ritardo nella PFC non codificava informazioni specifiche per lo stimolo tenuto nella memoria di lavoro (Curtis e D’Esposito, 2003; Riggall e Postle, 2012), mentre il contrario era vero per le aree sensoriali posteriori (Ester et al., 2009; Harrison e Tong, 2009; Serences et al., 2009; Emrich et al., 2013). Questi risultati sono importanti perché confermano che PFC è attivo durante il periodo di ritardo., Tuttavia, suggeriscono anche che PFC non contiene informazioni sullo stimolo, come ci si aspetterebbe se PFC fosse il sito di archiviazione della memoria di lavoro. Oltre alle prove degli studi di imaging, è stato riportato che le lesioni di PFC non sempre compromettono l’archiviazione della memoria di lavoro. I pazienti con grandi lesioni localizzate al PFC laterale non hanno mostrato deficit su test di span verbale e di memoria o di riconoscimento ritardato (D’Esposito e Postle, 1999). Un risultato simile è stato trovato nelle scimmie con lesioni della PFC ventrale (Rushworth et al., 1997).,

Nel tentativo di conciliare questi risultati discrepanti, Curtis e D’Esposito (2003) hanno proposto un ruolo alternativo per l’attività del periodo di ritardo in PFC: “il PFC non memorizza rappresentazioni di eventi sensoriali passati o risposte future. Invece, la sua attivazione è una fonte extra-mnemonica di controllo di polarizzazione dall’alto verso il basso sulle regioni posteriori che effettivamente memorizzano le rappresentazioni.”Una proposta simile è stata avanzata da Postle (2006), sulla base di una simile linea di prove da studi di lesione, imaging ed elettrofisiologia., Nella sua influente recensione Postle ha sostenuto che” la conservazione delle informazioni nella memoria di lavoro è associata ad attività sostenuta nelle stesse regioni del cervello che sono responsabili della rappresentazione di tali informazioni in situazioni di memoria non di lavoro”; ciò implica ” che il PFC non è un substrato per la memorizzazione di informazioni nella memoria di lavoro.”(Postle, 2006) Invece, secondo Postle, il contributo del PFC alla memoria di lavoro potrebbe essere uno qualsiasi dei processi di controllo (ad esempio, selezione attenzionale, controllo flessibile, ecc.) che sono anche necessari quando si esegue un’attività di memoria di lavoro.,

Fino a poco tempo fa, tuttavia, c’erano poche prove elettrofisiologiche a sostegno di queste opinioni. In uno studio iniziale, Lebedev et al. (2004) scimmie addestrate a mantenere una posizione spaziale nella memoria di lavoro mentre frequentavano anche una posizione diversa che avrebbe fornito lo spunto per fare una saccade nella posizione ricordata. Hanno trovato due popolazioni di neuroni nella PFC: una popolazione ha codificato la posizione in cui le scimmie stavano frequentando mentre l’altra popolazione ha codificato la posizione spaziale nella memoria di lavoro (Lebedev et al., 2004)., Questa è stata una delle prime dimostrazioni che i neuroni PFC possono svolgere un ruolo diverso in un compito di memoria di lavoro che non è strettamente manutenzione di per sé. Ulteriori prove per un ruolo alternativo PFC nelle attività di memoria di lavoro provengono da recenti lavori in cui i ricercatori hanno utilizzato l’analisi multivariata dei dati neuronali registrati durante l’esecuzione di un’attività associata accoppiata ritardata (Stokes et al., 2013). Durante la presentazione iniziale dello stimolo, l’attività della popolazione PFC codificava le informazioni relative allo stimolo, ma queste informazioni non persistevano nel periodo di memoria., Durante le successive presentazioni di stimoli, l’attività della popolazione PFC ha prima codificato le proprietà fisiche del nuovo stimolo e poco dopo è passata al codice se si trattava di un bersaglio o di un distrattore. Pertanto, PFC non mantiene le informazioni di stimolo nella memoria di lavoro di per sé, ma ha accesso a tali informazioni e può codificare in modo affidabile se gli stimoli successivi sono bersagli o distrattori.

Il nostro lavoro ha dimostrato ulteriori prove che il PFC non è necessariamente coinvolto nel mantenimento delle informazioni di stimolo nella memoria di lavoro (Lara e Wallis, 2014)., Abbiamo addestrato le scimmie per eseguire un compito di memoria di lavoro multi-elemento in cui dovevano ricordare il colore di uno o due quadrati colorati. Abbiamo usato un ampio set di colori e le discriminazioni potrebbero essere molto difficili, spesso coinvolgendo sottili cambiamenti nella tonalità di colore. La difficoltà delle discriminazioni richiedeva che le scimmie mantenessero una rappresentazione molto precisa dei colori del campione nella memoria di lavoro per eseguire con successo l’attività. Nonostante la difficoltà del compito, le scimmie potrebbero eseguire il compito significativamente al di sopra del livello di probabilità., Sorprendentemente, tuttavia, abbiamo scoperto che la stragrande maggioranza dei neuroni PFC non è riuscita a codificare il colore degli stimoli nella memoria di lavoro. Invece, i segnali più forti riflettevano il passare del tempo e la posizione spaziale degli stimoli. Entrambi questi segnali potrebbero svolgere un ruolo importante nell’organizzazione del comportamento nei confronti dell’esecuzione dell’attività, ma non riflettono il contenuto della memoria di lavoro.

Su ulteriori analisi, abbiamo scoperto che quando le scimmie dovevano mantenere due colori nella memoria di lavoro, tendevano a fare piccoli movimenti oculari (microsaccadi) verso uno o l’altro degli oggetti., Questi microsaccadi avevano conseguenze comportamentali e sembravano riflettere l’attenzione segreta. Se gli animali hanno partecipato segretamente a un oggetto, è stato memorizzato con una rappresentazione più precisa nella memoria di lavoro. Gli animali sembravano essere spostando la loro attenzione tra gli elementi al fine di far fronte alla maggiore difficoltà compito. In questa situazione, l’attività neurale rifletteva fortemente il luogo dell’attenzione segreta. Questi risultati supportano direttamente le idee avanzate da Postle (2006)., Anche se il requisito chiave del compito era quello di mantenere le informazioni sul colore nella memoria di lavoro, c’erano pochissime prove che i neuroni PFC codificassero il colore. Ma questo non significava che PFC non fosse coinvolto nell’attività. Invece i neuroni PFC hanno codificato i segnali di controllo dell’attenzione che hanno contribuito a migliorare le prestazioni degli animali.

Oltre alle evidenze neurofisiologiche emergenti discusse sopra, un recente studio sulle lesioni rafforza il caso contro la visione prevalente della funzione PFC nella memoria di lavoro. Pasternak et al., (2015) scimmie addestrate per eseguire un’attività ritardata-match-to-sample utilizzando stimoli puntiformi casuali di diversa coerenza del movimento. I ricercatori hanno scoperto che le lesioni del PFC laterale producevano deficit moderati nella capacità delle scimmie di ricordare la direzione del movimento degli stimoli presentati nel lato contralesionale. Tuttavia, questo deficit non dipendeva dalle caratteristiche specifiche degli stimoli che hanno portato alla direzione del movimento ricordata (ad esempio, coerenza del movimento), indicando che il PFC non era coinvolto nella codifica delle specifiche dello stimolo del movimento., Inoltre, i deficit erano molto più pronunciati quando gli stimoli del campione e del test apparivano in luoghi diversi rispetto a quando apparivano nella stessa posizione. Pertanto, le lesioni PFC sembravano interrompere la capacità delle scimmie di spostare rapidamente la loro attenzione al momento del test. Pasternak e colleghi hanno interpretato questi risultati come la prova che la PFC svolge un ruolo nella partecipazione agli stimoli e nell’accesso alle informazioni di movimento memorizzate in altre aree.,

Le cortecce sensoriali svolgono un ruolo critico nella memoria di lavoro

Se il PFC non è responsabile della memorizzazione delle informazioni nella memoria di lavoro, è importante identificare le aree cerebrali responsabili di questo processo. Ci sono forti prove da studi di imaging elettrofisiologico e funzionale che le cortecce sensoriali svolgono un ruolo cruciale (Pasternak e Greenlee, 2005). Un gran numero di studi di elettrofisiologia ha esaminato l’attività del singolo neurone nella maggior parte delle cortecce sensoriali, inclusa quella visiva (Miller et al., 1993; Motter, 1994), uditivo (Gottlieb et al.,, 1989), e anche gustatory cortex (Lara et al., 2009). Ad esempio, l’attività correlata alla memoria di lavoro è stata riportata nell’area V4 in un’attività in cui le scimmie dovevano ricordare il colore o la luminanza di uno stimolo (Motter, 1994). Un certo numero di studi di imaging funzionale hanno anche riportato l’attività della memoria di lavoro nelle cortecce sensoriali. Ad esempio, in uno studio in cui i partecipanti dovevano ricordare l’orientamento di una griglia (Ester et al., 2009; Harrison e Tong, 2009; Serences et al., 2009; Emrich et al.,, 2013), sono stati osservati modelli di attivazione specifici dell’orientamento nell’attività aggregata delle prime aree visive V1–V4.

Se le aree sensoriali posteriori sono responsabili del mantenimento delle informazioni nella memoria di lavoro mentre il PFC svolge un ruolo nel partecipare o selezionare queste informazioni, allora deve esserci un meccanismo attraverso il quale le aree sensoriali PFC e posteriori possono interagire. Questa ipotesi non è stravagante poiché è noto che il PFC ha connessioni reciproche con quasi tutte le cortecce sensoriali (Pandya e Barnes, 1987). Qual è la natura dell’interazione?, Una possibilità è che le aree PFC e posteriori condividano informazioni attraverso l’accoppiamento a lungo raggio dell’attività oscillatoria in corso presente in entrambe le aree (Engel et al., 2001; Fries, 2009; Canolty e Knight, 2010). In effetti, c’è un grande corpo di lavoro sia nelle scimmie che negli esseri umani che ha rivelato un ruolo importante dell’attività oscillatoria durante le attività di memoria di lavoro (Vogel e Machizawa, 2004; McCollough et al., 2007; Ikkai et al., 2010; Johnson et al., 2011; Myers et al., 2014)., Ad esempio, nelle scimmie, una forte attività oscillatoria nel potenziale di campo locale (LFP) è stata osservata nella corteccia intraparietale laterale durante l’esecuzione di un compito saccade ritardato (Pesaran et al., 2002), e in V4 di scimmie che eseguono una partita ritardata al compito di campionamento (Tallon-Baudry et al., 2004; Lee et al., 2005). Ci sono state anche segnalazioni di forte attività oscillatoria nella LFP di PFC durante il periodo di ritardo (Siegel et al., 2009; Lara e Wallis, 2014) di partita ritardata per compiti di esempio.,

Nell’uomo, un ampio lavoro con elettroencefalografia (EEG), elettrocorticografia (ECoG) e magneto-encefalografia (MEG) ha rivelato un aumento dell’attività oscillatoria in corso durante le attività di memoria di lavoro sia nelle aree frontali che posteriori (per una revisione, vedere Roux e Uhlhaas, 2014). In un recente studio, ai partecipanti è stato chiesto di ricordare le posizioni spaziali di tre dischi rossi, tre dischi rossi ignorando tre dischi blu o sei dischi rossi (Roux et al., 2012). In tutte le condizioni c’era un aumento dell’attività oscillatoria MEG nelle bande di frequenza alfa e gamma., In PFC, l’attività nella banda gamma (che si pensa rifletta l’elaborazione locale; von Stein e Sarnthein, 2000) ha predetto la quantità di informazioni rilevanti per l’attività nella memoria di lavoro. Un classificatore lineare che utilizza l’attività in banda gamma di PFC potrebbe classificare con successo le prove con tre bersagli e tre distrattori nella stessa categoria delle prove con solo tre dischi e non come sei prove su dischi. Pertanto, il classificatore ha ignorato correttamente i dischi irrilevanti dell’attività., Al contrario, l’attività della banda gamma nel lobulo parietale inferiore rifletteva anche le informazioni spaziali durante il periodo di ritardo, ma il classificatore non è riuscito a identificare le prove del distrattore come tre prove dell’elemento. Pertanto, sembra che mentre l’attività della banda gamma sia nella PFC che nella corteccia parietale rifletta gli stimoli attualmente in memoria, solo nella PFC le informazioni sono discriminate come attività rilevanti o attività irrilevanti., Un risultato simile è stato visto nelle scimmie in cui l’attività della popolazione della corteccia intraparietale ventrale codificava in modo robusto il numero di stimoli bersaglio in un compito di corrispondenza ritardata alla numerosità anche di fronte ai distrattori (Jacob e Nieder, 2014). Al contrario, la popolazione PFC ha codificato brevemente i distrattori, ma le informazioni sulla numerosità target sono state rapidamente ripristinate e la forza delle informazioni ripristinate ha previsto prestazioni corrette in uno studio. Ancora una volta, ciò suggerisce che il PFC non è semplicemente coinvolto nella memorizzazione delle informazioni, ma riflette i processi di controllo come il monitoraggio e la selezione.,

Interazioni tra PFC e corteccia sensoriale

Per comprendere appieno la natura dell’interazione tra PFC e cortecce sensoriali posteriori, è importante misurare simultaneamente l’attività neurale in entrambe le aree. Un certo numero di studi recenti sono riusciti a farlo durante l’esecuzione di attività di memoria di lavoro. Un recente studio ha esaminato l’interazione tra V4 e PFC laterale utilizzando registrazioni simultanee di LFP e singoli neuroni nelle scimmie che svolgono un compito di memoria di lavoro visiva (Liebe et al., 2012)., In questo studio, i ricercatori hanno scoperto che il valore di blocco della fase in banda theta, una misura che quantifica la quantità di sincronia tra le oscillazioni theta in V4 e PFC, è stato significativamente migliorato durante il periodo di ritardo. La fase delle oscillazioni PFC ha portato V4 di circa 15 ms, il che suggerisce che l’accoppiamento osservato è asimmetrico e sufficientemente veloce da supportare interazioni funzionali tra le due aree., Infatti, quando hanno esaminato i tempi dei picchi da ciascuna area, hanno scoperto che durante il ritardo, i tempi di picco erano bloccati in modo affidabile alla fase delle oscillazioni in banda delta in corso nell’area più lontana (cioè, i picchi PFC erano bloccati in fase a V4 delta-band LFP e viceversa). È importante sottolineare che questi effetti erano più forti nelle prove in cui le scimmie mantenevano con successo le informazioni nella memoria di lavoro e più deboli nelle prove in cui le scimmie non ricordavano lo stimolo., Questi risultati suggeriscono che l’attività sincrona in PFC e V4 potrebbe fornire un meccanismo attraverso il quale le informazioni vengono condivise tra queste due aree distanti durante la manutenzione della memoria di lavoro.

Un flusso simile di informazioni è stato recentemente osservato tra PFC e corteccia parietale posteriore (Salazar et al., 2012). In questo studio, i ricercatori hanno effettuato registrazioni simultanee di spike e LFP da PFC e corteccia parietale posteriore mentre le scimmie eseguivano una partita ritardata spaziale per campionare l’attività., Hanno calcolato un indice di selettività di coerenza progettato per misurare la quantità di informazioni reciproche sullo stimolo memorizzato tra PFC e elettrodi parietali. Durante il periodo di ritardo è stato osservato un aumento delle informazioni reciproche sull’identità e sulla posizione del campione. Inoltre, la causalità di Weiner-Granger ha mostrato che il flusso di informazioni era principalmente dalla corteccia parietale alla PFC. Questi risultati sono coerenti con l’idea che la memorizzazione delle informazioni sta avvenendo nella corteccia sensoriale e PFC può accedere a tali informazioni attraverso la sincronizzazione dei potenziali di campo oscillatorio., Un fenomeno simile è stato riportato in un recente studio in cui i ricercatori hanno registrato simultaneamente attività neurale da PFC laterale e aree visive di livello inferiore MT e MST mentre le scimmie hanno eseguito una partita ritardata per campionare l’attività (Mendoza-Halliday et al., 2014). Durante il periodo di ritardo, è stata osservata una maggiore attività di chiodatura selettiva in MST e PFC laterale ma non in MT. Questo chiodatura sostenuta potrebbe in teoria riflettere il mantenimento delle informazioni di stimolo nella memoria di lavoro in entrambe le aree del cervello., Tuttavia, una possibilità alternativa è che MST mantenga una forte rappresentazione dello stimolo nella memoria di lavoro, che viene quindi letta e integrata con altri segnali di ordine superiore da PFC. Il compito comportamentale non consente di distinguere queste due possibilità. Tuttavia, anche se non vi è stato alcun aumento dell’attività di chiodatura in MT durante il periodo di ritardo, le informazioni di stimolo erano presenti nell’ampiezza LFP da quest’area., Inoltre, c’è stata una maggiore sincronia tra oscillazioni LFP a bassa frequenza in MT e picchi PFC laterali, coerenti con un’interazione dall’alto verso il basso tra il PFC e i primi neuroni sensoriali durante il periodo di mantenimento.

La sincronizzazione a lungo raggio dei potenziali di campo oscillatorio non è probabilmente l’intera storia. C’è anche la possibilità di un’interazione più diretta tramite connessioni sinaptiche cortico-corticali tra PFC e neuroni sensoriali posteriori (Petrides e Pandya, 1984). In un recente studio, Crowe et al., (2013) l’attività del singolo neurone registrata contemporaneamente forma i neuroni della corteccia parietale PFC e posteriore mentre le scimmie erano impegnate in un compito di categorizzazione. Sia i neuroni PFC che parietali hanno dimostrato di svolgere un ruolo importante nei compiti di categorizzazione di questo tipo (Freedman et al., 2001; Miller et al., 2002; Wallis e Miller, 2003; Freedman e Assad, 2006; Ferrera et al., 2009; Swaminathan e Freedman, 2012). Hanno scoperto che il modello di cottura in PFC era fortemente correlato con il modello di cottura nella corteccia parietale posteriore in tempi diversi., Fondamentalmente, c’era una correlazione significativamente più forte tra il modello di attività PFC in una volta e l’attività PPC in un secondo momento, rispetto alla direzione opposta. Questi risultati riflettono la trasmissione selettiva dall’alto verso il basso di informazioni dai neuroni prefrontali a quelli parietali attraverso un meccanismo che non comporta necessariamente la sincronizzazione dell’attività oscillatoria in corso. Sebbene questi risultati siano stati trovati in un’attività di categorizzazione, un fenomeno simile potrebbe essere in gioco durante la memoria di lavoro., Inoltre, la direzione esatta dell’interazione può dipendere dal preciso processo cognitivo che viene eseguito. Ad esempio, l’accesso alle informazioni sensoriali può comportare il flusso di informazioni dalla corteccia parietale alla PFC (”bottom-up”), mentre l’attenzione selettiva e il filtraggio possono comportare il flusso di informazioni nella direzione inversa (”top-down”). Recenti studi sull’elaborazione sensomotoria hanno dimostrato tali interazioni bidirezionali all’interno della rete fronto-parietale (Siegel et al., 2015).

Una potenziale sfida alla vista delineata in questa recensione è il recente lavoro di Ester et al. (2015)., Hanno richiesto ai soggetti di mantenere rappresentazioni molto precise delle griglie orientate nella memoria di lavoro e hanno dimostrato che le informazioni sull’orientamento potevano essere decodificate dal segnale GRASSETTO nelle subregioni frontoparietali localizzate. Tuttavia, un avvertimento importante nell’interpretazione di questo tipo di risultati è che le informazioni possono essere decodificate anche quando i neuroni non rappresentano tali informazioni. Ad esempio, le informazioni sull’orientamento possono essere decodificate dalla retina in linea di principio anche se nessun singolo neurone rappresenta le informazioni sull’orientamento., In modo analogo, è possibile che le informazioni di orientamento possano essere decodificate dal modello di attività nei neuroni PFC responsabili dell’attivazione della corretta rappresentazione nella corteccia sensoriale posteriore anche se i singoli neuroni PFC non sono sintonizzati per queste informazioni nella loro frequenza di cottura. D’altra parte, se i neuroni PFC responsabili di precise rappresentazioni sensoriali sono localizzati in piccole subregioni, è possibile che queste rappresentazioni vengano perse dai metodi di campionamento standard utilizzati negli studi di neurofisiologia a unità singola., Questa possibilità potrebbe essere esclusa registrando l’attività neurale su più scale, come la combinazione di metodi ECoG e single unit (Lewis et al., 2015).

Conclusione

Negli ultimi anni c’è stato un flusso costante di lavoro che ha sfidato la visione diffusa che PFC memorizza le informazioni rilevanti per le attività nella memoria di lavoro., Le prime prove contro questa visione provenivano principalmente da studi fMRI negli esseri umani e culminarono nella visione alternativa, più chiaramente enunciata da Postle (2006), che le informazioni sensoriali sono mantenute nella memoria di lavoro dagli stessi neuroni sensoriali che rappresentano quell’informazione quando è presente nell’ambiente sensoriale., Il ruolo del PFC non è quello di memorizzare le informazioni nella memoria di lavoro, ma piuttosto di focalizzare attivamente l’attenzione sulla rappresentazione sensoriale pertinente, selezionare le informazioni ed eseguire funzioni esecutive necessarie per controllare l’elaborazione cognitiva delle informazioni (Postle, 2006). Vi è una crescente evidenza neurofisiologica e lesione a sostegno di questa visione.

È necessario più lavoro per far luce sulla natura precisa dell’interazione tra PFC e aree sensoriali durante la memoria di lavoro. L’uso di moderni metodi di registrazione su larga scala (Kipke et al.,, 2008) e le tecniche di analisi (Cunningham e Yu, 2014) hanno il potenziale per consentire il tracciamento del flusso di informazioni dalle aree sensoriali al PFC e viceversa durante le attività di memoria di lavoro. Altrettanto importante, tuttavia, è porre in essere un quadro teorico che consenta l’interpretazione di questi dati. Un’idea promettente è cercare di capire come l’attività neuronale sia correlata allo stato interno del cervello al di là di qualsiasi codifica per fattori esterni., Questo approccio costituisce la base del framework dynamical-systems, che è stato recentemente adottato per comprendere i meccanismi neurali alla base del controllo motorio (Shenoy et al., 2013). Dato che i processi esecutivi come la memoria di lavoro e l’attenzione sono, per loro stessa natura, processi interni e dinamici, l’utilizzo di un approccio a sistemi dinamici nel loro studio ha il potenziale per far luce su come il cervello genera internamente (cioè senza fare affidamento su input esterni) i modelli di attività richiesti per un repertorio così complesso di capacità esecutive.,

Finanziamento

Questo lavoro è stato sostenuto da NIMH grant R01-MH097990 e NIDA grant R01-DA19028 a JDW.

Dichiarazione sul conflitto di interessi

Gli autori dichiarano che la ricerca è stata condotta in assenza di relazioni commerciali o finanziarie che potrebbero essere interpretate come un potenziale conflitto di interessi.