Ustroj i djelovanje moždane kore: Uvod u neurologiju ponašanja čovjeka

doc. dr. sci. Goran Šimić, dr. med.
Zavod za neuroznanost Hrvatskog instituta za istraživanje mozga
Medicinskog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu

1. Uvodne napomene
2. Podjela moždane kore
    2.1. Limbički korteks
    2.2. Paralimbički korteks
    2.3. Unimodalni i heteromodalni asocijacijski korteks
    2.4. Idiotipski korteks
3. Organizacija moždane kore i uloga transmodalnih areja u intermedijarnom procesiranju
4. Glavne neuronske mreže moždane kore čovjeka
    4.1. Mreža za prepoznavanje lica i objekata s epicentrima u lateralnom temporalnom i temporopolarnom korteksu
    4.2. Mreža prostorne pozornosti s epicentrima u stražnjem parijetalnom korteksu, čeonom području za očne pokrete i cingularnom girusu
    4.3. Mreža jezičnih sposobnosti s epicentrima u Wernicke i Broca području
    4.4. Mreža sposobnosti pamćenja i emocija s epicentrima u entorinalno-hipokampalnom području i amigdaloidnom kompleksu jezgara
    4.5. Mreža izvršnih funkcija i kontrole načina ponašanja s epicentrima u lateralnom prefrontalnom i orbitofrontalnom korteksu
5. Završne napomene i zaključci

1. Uvodne napomene

Nakon što su se koncem 19. stoljeća stvorili preduvjeti za istraživanje citoarhitektonske građe mozga (otkriće histološkog bojanja tijela živčanih stanica po Nisslu), fine građe svih nastavaka živčanih stanica (bojanje po Golgiju), te snopova vlakana (bojanje mijelinskih ovojnica aksona po Weigertu), upotreba ovih metoda u usporednoj analizi živčanog sustava kralježnjaka dovela je do zaključka da je stupanj složenosti ponašanja kralježnjaka razmjeran stupnju razvijenosti kore (cortex) krajnjeg mozga (telencephalon). U riba je korteks primitivan, te da se najvećim dijelom bavi jednostavnom (paleocortex) i nešto složenijom obradom njušnih podražaja (archicortex). U ptica i vodozemaca, naročito reptila, javlja se novi korteks (neocortex), a osim toga se i drugi osjetni sustavi, osim njušnog, počinju značajnije projicirati u korteks, i to preko međumozga (thalamus). U sisavaca dolazi do golemog relativnog povećanja krajnjeg mozga u odnosu na veličinu tijela, a također i s njim povezanih subkortikalnih struktura - talamusa i bazalnih ganglija. Ovaj proces filogenetskog povećavanja krajnjeg mozga naziva se telencefalizacija, a najviše je izražen u čovjeka.
Ontogenetski razvitak moždane kore temelji se na migraciji neurona iz proliferativnih zona koje oblažu neuralnu cijev. Čini se da je odvojenost proliferativnih središta od konačnog smještaja neurona odigrala presudnu ulogu u evoluciji, jer je na taj način bila omogućena sve složenija građa mozga. Za razliku od relativnog kratkog razdoblja rađanja i migracije živčanih stanica, njihova maturacija je puno dulji i složeniji proces. Rano djetinjstvo je razdoblje brzog rasta i diferencijacije kortikalnih neurona grananjem dendrita, te porastom broja sinapsi. Tako se, primjerice, između rođenja i druge godine života djeteta u čeonom režnju bilježi porast broja sinapsi veći od 10 puta, a i u drugim dijelovima moždane kore je slično. Nakon ovog početnog dijela maturacije kojim upravlja genetski program živčanih stanica, daljnja maturacija više se ne može odvijati neovisno od utjecaja okoline (dapače, ona mu je razmjerna). Ovi procesi stoga se nazivaju epigenetski procesi. Takozvana 'fina' maturacija kortikalnih neuronskih krugova vjerojatno traje do kasne adolescencije, no mogućnost daljnjeg sinaptičkog preoblikovanja ostaje doživotno svojstvo i jedno od glavnih obilježja moždane kore, a u širem se smislu naziva plastičnost mozga.

2. Podjela moždane kore čovjeka

Moždana kora čovjeka sadrži otprilike 20 milijardi neurona koji se rasprostiru na gotovo 2000 kvadratnih centimetara površine. Nedostatak jasnih anatomsko-funkcionalnih granica pojedinih dijelova moždane kore doveo je do razvitka brojnih pristupa njenoj parcelizaciji. Rezultirajuće mape mogu se podijeliti na strukturalne, te one koje su načinjene prema pretežno funkcionalnim obilježjima.
Od strukturalnih podjela moždane kore najčešće se koristi ona po Brodmannu, a temelji se na citoarhitektonskim razlikama u slojevnoj (laminarnoj) građi moždane kore (Slika 1a i 1b).

Slika 1a. Brodmannova citoarhitektonska mapa moždane kore čovjeka. Brodmannove areje (BA) 13-16 nedostaju, a predstavljaju brojeve koji vjerojatno označavaju inzulu (13 i 14 za kratke vijuge inzule, te 15 i 16 za dugu vijugu inzule). Polja 48-51 Brodmann nije opisao u čovjeka, već samo u lemura. Malo promijenjeno prema Brodmannu (1909) i Duvernoyu (1991). Pogled na lateralnu površinu lijeve hemisfere.

Slika 1b. Brodmannova citoarhitektonska mapa moždane kore čovjeka. Malo promijenjeno prema Brodmannu (1909) i Duvernoyu (1991). Pogled na donju i medijalnu površinu desne hemisfere.

Nakon usporedne analize moždane kore glavnih skupina sisavaca, Brodmann je uočio da između 6. i 8. mjesecatrudnoće najveći dio (oko 90%) korteksa fetusa prolazi kroz stadij razvitka u kojem ima 6 slojeva (tzv. temeljni šestoslojni ontogenetski tip korteksa). Svaki dio odrasle moždane kore koji se razvije iz tog temeljnog tipa naziva se isocortex ili neocortex ('nova', tj. evolucijski najmlađa moždana kora). Manji, preostali dio moždane kore (oko 10%), nikad ne prođe kroz temeljni šestoslojni stadij, nastaje iz drugačije razvojne osnove, pa se naziva allocortex. Alokorteks se dijeli na dvoslojni paleokorteks, troslojni arhikorteks i petoslojni mezokorteks. U tijeku kasnijeg razvitka, jedan dio izokorteksa zadrži šestoslojnu građu (homotipni izokorteks), a manji se dio naknadno promijeni (heterotipni izokorteks), na način da se broj slojeva smanji (tj. izgube se II i IV zrnati sloj pa nastane agranularni korteks) ili poveća (II i IV sloj se naročito dobro razviju pa nastane hipergranularni korteks ili koniokorteks). Homotipni korteks karakterističan je za asocijacijska područja moždane kore (npr. BA9-11, BA 5, 7, 39, 40, BA18-22, 37). Agranularni korteks obuhvaća prednji dio inzule (BA13 i 14), precentralnu vijugu (BA4, stražnji rub BA6) i prednji dio cingularne vijuge (BA24), a hipergranularnu građu imaju primarno vidno (BA17), slušno (BA41 i 42) i somatosenzibilno (BA3, 1, 2) polje moždane kore.
Upotreba Brodmanovih areja može dovesti do nepreciznosti uslijed činjenice da svi mozgovi nemaju ista neuroanatomska obilježja kao ona što ih je ilustrirao Brodmann, te postojanja značajnih interindividualnih razlika u raspodjeli citoarhitektonskih areja, čak i onda kada je morfologija vijuga i brazdi vrlo slična. Ostale strukturalne mape moždane kore, kao npr. Campbellova koja sadrži 20 polja, von Economa i Koskinasa koja ih ima 109, ili ona braće Vogt s preko 200 različitih citoarhitektonskih dijelova, iako načelno u skladu s Brodmannovom podjelom, uslijed svoje premale specifičnosti ili pak prevelike složenosti, nisu nikad doživjele širu upotrebu.
Za podjelu moždane kore prema funkcionalnim obilježjima vjerojatno su najzaslužniji Broca, Campbell, Filimonoff, Yakovlev i Sanides, a ona je dovela do danas općeprihvaćene podjele korteksa na 5 glavnih funkcionalnih tipova: 1) limbički, 2) paralimbički, 3) heteromodalni asocijacijski, 4) unimodalni asocijacijski, i 5) idiotipski (primarni osjetni/motorički) korteks.

2.1. Limbički korteks

Limbički korteks se sastoji od kortikoidnih (neuroni organizirani u nakupine, ali se ne može jasno uočiti slojevita građa), paleokortikalnih i arhikortikalnih struktura. Kortikoidne strukture se nalaze u bazalnom telencefalonu. Iako se bazalni telencefalon često smatra subkortikalnom strukturom, neki njegovi dijelovi ipak se uključuju unutar granica moždane kore jer se nalaze na ventromedijalnoj površini moždanih hemisfera i tijesno su recipročno povezani s drugim limbičkim poljima. Stoga u bazalni telencefalon ubrajamo septalno područje, substanciju inominatu, amigdaloidni kompleks jezgara i prednju olfaktornu jezgru. U paleokorteks spadaju periamigdaloidni korteks, te prepiriformni i piriformni (ili primarni olfaktorni) korteks. Arhikorteks čini hipokampalna formacija što se sastoji od fascije dentate, četiriju polja Amonovog roga (CA1-CA4), prosubikuluma i subikuluma.

2.2. Paralimbički korteks

Slijedeći stupanj strukturalne složenosti moždane kore uočava se u paralimbičkim područjima mozga koja se nazivaju mezokorteksom. Ova područja nalaze se između alo- i izokorteksa i predstavljaju postepeni prijelaz od prvog prema drugome. Paralimbička područja koja se nastavljaju na alokorteks nazivaju se također i peri- ili jukstalokortikalna područja, dok se ona što se naslanjaju na izokortikalna područja nazivaju pro- ili periizokortikalna područja. Razgraničenja između ovih područja nikad nisu jasna i uključuju zone postepenih prijelaza. U većini paralimbičkih područja, promjene na prijelazu iz perialokorteksa u periizokorteks uključuju sve veći broj malih zrnatih neurona najprije u sloju IV, a zatim i u sloju II, sublaminaciju i kolumnarizaciju sloja III, razdvajanje sloja V od sloja VI i sloja VI od bijele tvari, te porast intrakortikalnog mijelina, naročito uzduž sloja IV.
Paralimbički korteks sastoji se od 5 glavnih dijelova: orbitofrontalnog korteksa (kaudalni dijelovi BA11 i 12, BA13), inzule (BA14-16), temporalnog pola (BA38), parahipokampalnog korteksa koji uključuje presubikulum i parasubikulum (BA 27), entorinalni (BA 28), pro- i peririnalni (transentorinalni) korteks (BA35 i 36), te cingularnog kompleksa koji uključuje retrosplenijalni korteks, ventralni cingulum i parolfaktorne areje (BA23-26 i BA29-33). Ovih pet paralimbičkih područja čine neprekinuti (vanjski) prsten što okružuje medijalne i bazalne dijelove moždanih hemisfera (tzv. unutrašnji prsten limbičkog režnja).

2.3. Unimodalni i heteromodalni asocijacijski korteks

Izokortikalna asocijacijska polja dio su homotipnog korteksa, a dijele se na unimodalna i heteromodalna. Unimodalna su vidna, slušna i somatosenzibilna asocijacijska polja. Neuroni koji ih čine odgovaraju samo na osjetne podražaje jednog modaliteta, a glavne aferentne veze dobivaju iz odgovarajućih primarnih osjetnih polja (ove veze se još nazivaju i osjetnofugalne, okomite, unaprijedne ili 'nizvodne' veze) ili iz drugih unimodalnih polja za istu vrst osjeta (osjetnopetalne, vodoravne, unatražne ili 'uzvodne' veze). Unimodalno slušno polje zauzima gornji sljepoočni girus (BA22 i dijelovi BA21), unimodalna somatosenzibilna polja zauzimaju gornji tjemeni režnjić (BA5 i 7) i prednje dijelove donjeg tjemenog režnjića (BA40), a unimodalna vidna polja čine dijelovi zatiljnog režnja (BA18 i 19), fuziformnog i inferotemporalnog korteksa (BA20 i 21), te spojnog područja zatiljnog, tjemenog i sljepoočnog režnja (BA37). Unimodalna asocijacijska područja za njuh, okus i vestibularni osjet nisu dobro poznata. Premotorička područja (prednji dio BA6 i BA8) zadovoljavaju kriterije za unimodalna asocijacijska motorička polja, ali se obično ubrajaju u primarna osjetna/motorička polja jer su građena od heterotipnog korteksa.
Heteromodalna komponenta asocijacijskog izokorteksa je definirana s tri glavna obilježja: odgovori neurona nisu ograničeni na jedan modalitet, aferentne veze primaju pretežno iz više unimodalnih, odnosno drugih heteromodalnih areja, a deficit koji nastaje njezinim oštećenjem nikad nije ograničen na zadatke za čije je izvršavanje dovoljan jedan modalitet. Stoga se ova polja nazivaju još i poli-, supra-, multi- ili transmodalna, katkad još i 'zone prepokrivanja', a nalaze se u prefrontalnom, naročito dorzolateralnom i prednjem orbitofrontalnom korteksu (BA9-10, BA45-47, prednji dio BA11-12, prednji dio BA8), stražnjem parijetalnom (stražnji dio BA7, BA39-40), i lateralnom sljepoočnom korteksu (dijelovi BA37 i BA21), te dijelovima parahipokampalnog girusa (dijelovi BA36 i 37).
Iako se i unimodalna i heteromodalna polja ubrajaju u homotipični izokorteks, između njih ipak postoje i neke relativno fine citoarhitektonske razlike. Općenito, unimodalne areje su više diferencirane, naročito s obzirom na sublaminaciju slojeva III i V, kolumnarizaciju sloja III, te granularizaciju slojeva IV i II, što znači da je heteromodalni korteks sličniji paralimbičkom, pa predstavlja stadij citoarhitektonske diferencijacije negdje između paralimbičkih i unimodalnih područja.

2.4. Idiotipski korteks

Idiotipski korteks čine primarna osjetna i motorička polja moždane kore. Ona su dijelovi heterotipnog korteksa, a čine ih agranularno primarno motoričko polje precentralne vijuge (BA4 i stražnji rub BA6), te hipergranularna primarna vidna (obje usne fisure kalkarine, BA17), slušna (Heschlova vijuga, BA41 i 42) i somatosenzibilna (postcentralna vijuga, BA3, 1 i 2) polja. Njušna, okusna i vestibularna polja nisu tako dobro izražena u čovjeka i primata, pa su i odgovarajuće areje ovih osjeta manje, slabo diferencirane i smještene bliže ili u sastavu limbičkih i paralimbičkih polja. Tako se primarni okusni korteks nalazi u BA43, primarna vestibularna areja leži unutar stražnjeg dijela Sylvijeve fisure na mjestu gdje se sljepoočni režanj spaja s inzulom i parijetalnim režnjem, a primarni olfaktorni korteks u središtu limbičkog korteksa na mjestu gdje konfluiraju inzularne, orbitofrontalne i temporopolarne areje.
Postoje dva suprotstavljena mišljenja o primarnim arejama. Jedno je mišljenje da one predstavljaju elementarne (čak rudimentarne) dijelove moždane kore, a drugo da su one zapravo vrlo napredne i najviše diferencirane areje, što podupire i citoarhitektonska analiza. Naime, i primarni vidni i somatosenzibilni i slušni korteks pokazuju najveći stupanj granularizacije i laminacije, dok primarni motorički korteks pokazuje jedinstvenu 'makropiramidalnu' arhitekturu karakteriziranu visokospecijaliziranim divovskim piramidnim neuronima (Betzove stanice).

3. Organizacija moždane kore i uloga transmodalnih areja u intermedijarnom procesiranju

Kao što je ukratko prikazano, korteks moždanih hemisfera može se podijeliti u 5 temeljnih tipova koji pokazuju veliki raspon citoarhitektonske diferencijacije. Kortikoidna, paleokortikalna i alokortikalna područja koja čine središnje limbičke strukture opsežno su povezana dvosmjernim vezama s hipotalamusom. Putem neuralnih i humoralnih (hormoni hipofize) mehanizama hipotalamus nadzire cjelokupni endokrini i reproduktivni sustav, balans elektrolita, razinu glukoze, bazalnu temperaturu, razinu metabolizma, tonus autonomnog živčanog sustava, cirkadijane i druge bioritmove, imunološki status, te modulira iskustvo i izražaj instinktivnih i nagonskih oblika ponašanja što su usmjereni na preživljavanje i razmnožavanje (gladi, agresije, straha, bijega od opasnosti, žeđi, libida). Ukorak s navedenim funkcijama hipotalamusa, limbički korteks ima ključnu ulogu u regulaciji pamćenja, emocija i motivacije. Navedene funkcionalne specijalizacije limbičkih struktura povezane su održanjem homeostaze organizma i s njom povezanih djelovanja neophodnih za održanje jedinke i vrste.
Na strani 'suprotnoj' limbičkom korteksu nalaze se citoarhitektonski visoko diferencirane i funkcionalno visoko specijalizirane primarne osjetne i motoričke areje. Ovi dijelovi moždane kore najbliže su povezani s izvantjelesnim prostorom. Primarni osjetni korteks omogućuje neophodni ulazak informacija iz okoline u neuronske krugove moždane kore, dok primarni motorički korteks predstavlja zajednički završni put svih motoričkih djelovanja koja omogućuju manipulaciju okoline i promjenu pozicije unutar te okoline.
Iz primarnih osjetnih područja informacije najprije odlaze u modalitet-specifične (unimodalne) asocijacijske areje. Svaka skupina unimodalnih areja prenosi zatim 'rezultate' svog modalitet-specifičnog procesiranja u limbički korteks (za pamćenje i emocije), prefrontalni korteks (za radno pamćenje i izvršne funkcije), korteks ispred i iza Sylvijeve brazde (za jezične funkcije), sljepoočni korteks (za prepoznavanje objekata), stražnji parijetalni korteks (za prostornu pozornost) i premotorički korteks (za osjetno vođenje pokreta i praksiju). Oštećenje unimodalnih osjetnih asocijacijskih areja ili njihovih veza dovodi do dva glavna tipa poremećaja: selektivnih percepcijskih deficita (kao što su npr. 'akromatopsija' i 'akinetopsija'), čak i kad su druge funkcije u tom osjetnom modalitetu neoštećene, i 2) modalitet-specifičnih 'agnozija' i 'diskonekcijskih sindroma' kao što su npr. 'prozopagnozija' i 'čista gluhoća za riječi' (vide infra).
Unimodalni, polimodalni i paralimbički korteks su interponirani između primarnih osjetnih/motoričkih areja i limbičkog korteksa. Ove zone omogućuju povezivanje osjetnih informacija, njihovo združivanje s strategijama djelovanja, te integraciju iskustava s nagonima, emocijama i stanjima autonomnog živčanog sustava. Stoga predstavljaju neuronske mostove koji posreduju između unutarnjeg i vanjskog svijeta, tako da se potrebe organizma ostvaruju u skladu s mogućnostima i ograničenjima koji vladaju u vanjskom svijetu. Pri tome su unimodalna i heteromodalna područja najtješnje povezana s elaboracijom percepcije i motoričkog planiranja, dok paralimbički korteks igra ključnu ulogu u kanaliziranju emocija i motivacije prema ponašanju primjerenom mentalnom sadržaju i izvantjelesnim događajima.
Jedno od temeljnih obilježja moždane kore mozga čovjeka je postojanje većeg broja sinapsi između podražaja i odgovora na podražaj, te između reprezentacije internog milieura (na razini hipotalamusa) i reprezentacije vanjskog svijeta (na razini idiotipskog korteksa). Ovi 'umetnuti' sinaptički slojevi predstavljaju podlogu za tzv. intermedijarno (ili integrativno) procesiranje. Psihološki izraz intermedijarnog procesiranja je kognicija, što uključuje različite izričaje pamćenja, emocija, pozornosti, jezika, planiranja, promišljanja, uvida, itd.. Intermedijarno procesiranje 'štiti' kanale ulaznih osjetnih informacija i motoričkog djelovanja od neposrednog motivacijom-vođenog utjecaja unutarnjeg milieura omogućujući da identični podražaji dovedu do različitih odgovora u zavisnosti od konteksta situacije, prošlog iskustva, trenutnih potreba i predmnijevanih posljedica. Neuroni koji posreduju intermedijarno procesiranje nalaze se u unimodalnim, heteromodalnim, paralimbičkim i limbičkim zonama moždane kore.
Sinaptička arhitektura intermedijarnog procesiranja oblikuje narav kognicije i ponašanja. U životinjskih vrsta s jednostavnijim mozgovima, intermedijarno procesiranje toliko je plitko da ne dopušta značajnije razlikovanje između pojavnosti i važnosti. Automatska povezanost između podražaja i odgovora na podražaj utjelovljena je u različitim oblicima instinktivnog ponašanja. Na primjer, puranica koja je tek dobila potomstvo tretirat će svaki objekt koji se miče u blizini legla kao neprijatelja, osim ako se ne glasa kao njeno mladunče. Ako joj se eksperimentalno uništi osjet sluha, ona će bez iznimke ubiti sve svoje potomstvo. U ovakvim oblicima ponašanja, fizičke osobine podražaja izazivaju unaprijed programirane slijedove ponašanja relativno neosjetljive na kontekstualne razlike. Podloga razvitka i uloga intermedijarnog procesiranja je transcendencija ovakvih direktnih veza podražaj-odgovor, što omogućuje ponašanje vođeno kontekstualnom važnošću, a ne samo fizičkim izgledom podražaja.
Unimodalne areje predstavljaju najpreciznije reprezentacije osjetnih iskustava, sadrže inicijalne sinaptičke releje za intermedijarno procesiranje i izvanredno su dobro razvijene u mozgu čovjeka. Nepostojanje direktnih veza koje bi povezivale unimodalne areje jednog osjetnog modaliteta s drugima povećavaju sigurnost osjetnih iskustava i usporavaju unakrsnu kontaminaciju sve dok se ne dovrši (kontekstualno) prepoznavanje podražaja. Pored toga što kodiraju pojavna obilježja specifičnih osjetnih doživljaja, ove areje mogu i npr. odrediti jesu li osjetna obilježja složenih entiteta kao što su lica ili riječi identična, ili čak pohraniti ove informacije u trajne engrame pamćenja. No, u odsutnosti pristupa informacijama u drugim modalitetima, unimodalne areje nemaju mogućnost vođenja od riječi k značenju, od fizionomije do prepoznavanja poznatih lica, ili pak od izoliranih osjetnih događaja do cjelovitih iskustava. Za integraciju osjetnih iskustava u kogniciju neophodna je participacija transmodalnih areja.
Obilježje koje definira transmodalnu areju je mogućnost podržavanja multimodalne integracije, što znači odsutnost bilo kakve specifičnosti za bilo koji modalitet osjetnog procesiranja. Prema ovoj definiciji svi su dijelovi heteromodalnog, paralimbičkog i limbičkog korteksa također i transmodalni. Iako je važnost serijskog procesiranja i multimodalne konvergencije od izuzetnog značenja u svim aspektima mentalnog funkcioniranja, transmodalna integracija bila bi ipak vrlo ograničena kada pored serijskog procesiranja od jedne prema drugoj sinaptičkog razini ne bi također postojali i brojni paralelni putovi, unaprijedne i unatražne veze, te mjesta divergencije i konvergencije. Glavna uloga transmodalnih areja je zapravo ta da one predstavljaju 'direktorije' ('adresarije' ili u usporedbi s računalom 'look-up' tablice) za povezivanje (a ne miješanje) modalitet-specifičnih fragmenata informacija u cjelovita iskustva, sjećanja i misli. Transmodalne areje uspostavljanju multimodalne asocijacije povezane s ciljnim događajem tako da oblikuju sinaptičke veze koje pokazuju gdje su raspodijeljeni elementi s tim događajem povezanih informacija. One dakle nisu 'centri' za pohranu konvergentnog znanja već ključni 'čvorovi' za integraciju i pristup odgovarajućim raspodijeljenim informacijama. To ujedno znači da predstavljaju i područja najveće vulnerabilnosti za oštećenjima izazvane deficite u odgovarajućim domenama ponašanja i kognicije. Iako je opisani način djelovanja svih transmodalnih areja sličan, svaka od njih ima posebnu funkcionalnu specijalizaciju određenu sveukupnim obrascem njenih neuronskih veza i fizioloških obilježja.

4. Glavne neuronske mreže moždane kore čovjeka

4.1. Mreža za prepoznavanje lica i objekata s epicentrima u lateralnom temporalnom i temporopolarnom korteksu

Primarni vidni korteks (BA17, V1) zauzima gornju i donju usnu fisure kalkarine zatiljnog režnja. Zbog golim okom vidljive bijele pruge (stria Gennari), što predstavlja debeli snop horizontalno položenih mijeliniziranih aksona u sloju IVB, ovo je područje također poznato pod imenom strijatalni korteks. Vidne informacije iz retine dolaze u strijatalni korteks posredno putem projekcija neurona lateralnog koljenastog tijela (radiatio optica). Cijelo vidno polje je mapirano na strijatalni korteks s velikom preciznošću. Strijatalni korteks svake hemisfere prima vidne informacije iz vidnog polja suprotne strane, pri čemu dorzalni dijelovi strijatalnog korteksa sadrže reprezentaciju donjeg dijela vidnog polja, a ventralni gornjeg. Središnji (makularni, fovealni) dio vidnog polja mapiran je na stražnjem dijelu strijatalnog korteksa i ima najveću relativnu reprezentaciju, dok prednji dijelovi V1 sadrže reprezentacije sve perifernijih dijelova vidnog polja. Osim za reprezentaciju vertikalnog meridijana, strijatalni korteks u čovjeka nema kalozalne interhemisferičke veze (jednako vrijedi i za sve druge primarne areje).
Oštećenje genikulostrijatalnih putova dovodi do karakterističnih deficita vidnog polja unutar kojih je izgubljena svjesna percepcija objekata. Ipak, određena rezidualna sposobnost posezanja za objektima u slijepom području vidnog polja može biti sačuvana čak i kad bolesnik negira da je svjestan podražaja. Ovaj fenomen rezidualnog vidnog kapaciteta ('blindsight') posljedica je intaktnosti retinokolikularnih projekcija što se od donjih slojeva (S-I i S-II) lateralnog koljenastog tijela projiciraju u gornje kolikule, a odavde u jezgre pulvinara talamusa i na kraju asocijacijske vidne i parijetalne areje.
Vidne informacije se sastoje od mnogobrojnih fizičkih obilježja, npr. glavna fizička obilježja boje su ton, jarkost i zasićenost. Iz ovih fizičkih obilježja neuroni vidnog sustava 'ekstrahiraju' pojedine 'osjetne pokazatelje' ili vidne submodalitete, npr. za boju su to luminancija i spektralni sastav svjetla reflektiranog od objekata (npr. objekt koji reflektira najviše srednjih valnih duljina percipira se kao zelen). Sama percepcija boja moguća je zahvaljujući cijelom nizu prilagodbi i specijalizacija neurona vidnog sustava od kojih su najvažnije pigmenti čunjića selektivno osjetljivih na različite valne duljine svjetlosti, te dvostruko-oponirajuća receptivna polja V1 neurona. Naime, kad se gledaju objekti u različitim uvjetima osvijetljenosti, kompozicija valnih duljina reflektiranog svjetla se mijenja, a jedino je reflektancija konstantno svojstvo objekta. No, kad bi se percipirale stalno različite boje u zavisnosti od uvjeta osvjetljenja, objekti se ne bi mogli točno prepoznati i boja bi izgubila značaj biološkog signala. Neuroni s dvostruko-oponentnim receptivnim poljima u V1 daju odgovor za konstantnost gledanja boja. Naime, promjena uvjeta osvjetljenja na njih nema utjecaja budući da jednako djeluje i na centar i na periferiju receptivnih polja, pa se proporcija reflektancija pojedinih valnih duljina ne mijenja promjenom intenziteta ili spektralne kompozicije incidentnog svjetla. To ujedno znači da se određena boja može percipirati samo komparacijom reflektancija gledanog objekta i njegove podloge (iz čega slijedi da se promjenom podloge može promijeniti i percepcija boje objekta). Neuroni u V1 raspolažu samo pojedinačnim informacijama o razlikama reflektancija, a svjesna se percepcija boje događa tek u V4 području složenom usporedbom reflektancija dobivenih od svih triju sustava čunjića. Boja je, dakle, kao i drugi vidni submodaliteti, vlasništvo mozga (što nastaje dugotrajnim svjesnim procesom učenja, pa tako npr. iskusno 'oko' grafičara ili likovnog umjetnika može naučiti razlikovati i do 250 nijansi boja), a ne fizičko obilježje objekta (svjetlost je, sama po sebi, elektromagnetni val i nema 'boju').
Pored retinotopske lokacije, luminancije i reflektancije, V1 neuroni su selektivno osjetljivi i na orijentaciju podražaja, smjer kretanja podražaja, binokularni disparitet, duljinu i prostornu frekvenciju podražaja. Pri tome pojedini neuroni mogu biti uključeni u obradu više različitih vidnih modaliteta, a obično se tek povezivanjem više modaliteta 'procjenjuju' obilježja vanjskog svijeta. Da bi izvršili veliki broj različitih vrsta ovakvih procjena, skupine neurona osjetljivih na pojedine modalitete vidnih informacija organiziraju se u multidimenzionalne mozaike kolumni, slojeva i citoarhitektonski diferenciranih 'metaboličkih' (citokrom-oksidaza pozitivnih ili negativnih) 'otočića' vidnog korteksa. Iako još uvijek nije sasvim jasno kako je moždana reprezentacija određenog opaženog obilježja (boje, oblika, veličine, teksture, prozirnosti, krutosti/elastičnosti, 'zrcaljenja', uzajamnog položaja, usmjerenosti, putanje itd.) povezana sa stvarnim fizičkim obilježjima predmeta, znamo da su dobivena opažena obilježja specifične 'konstrukcije' ovakvih skupina neurona, a svaka od njih utjelovljuje neku posebnu strategiju procesiranja tako da u njima vidne informacije budu 'preuređene' na način da izravno služe za prepoznavanje objekata i uočavanje njihovog položaja i kretanja u okolnom prostoru. Ovakva funkcionalna specijalizacija nije ništa drugo nego ekonomizacija i povećavanje učinkovitosti za izvršavanje navedenih operacija. Zbog brojnosti fizičkih obilježja vidnih podražaja ne čudi da vidni korteks za njih upotrebljava različite algoritme što onda uvjetuju posebnosti anatomskog ustroja i veza. Zahvaljujući činjenici da se gotovo trećina moždane kore bavi obradom vidnih informacija, možemo reći da moždane reprezentacije fizičkih obilježja vanjskog svijeta uglavnom uspješno 'odslikavaju' i stvarna svojstva tog svijeta, iako pod određenim uvjetima mogu od realnosti i znatno odstupati, pa nastaju vidne iluzije.
Prijenos vidnih informacija od mrežnice do asocijacijskih područja moždane kore sastoji se od dva velika usporedna sustava: P-sustava za opažanje boje i oblika (koji započinje P ganglijskim stanicama retine čiji se aksoni projiciraju u parvocelularne slojeve III-VI lateralnog koljenastog tijela) i M-sustava za opažanje kretanja i akromatski vid (koji započinje M ganglijskim stanicama retine čiji se aksoni projiciraju u magnocelularne slojeve I i II lateralnog koljenastog tijela). Jedan sloj lateralnog koljenastog tijela prima vlakna iz samo jednog oka: vlakna iz nazalne polovice retine suprotnog oka završavaju u I, IV i VI sloju, a vlakna iz temporalne polovice istostranog oka završavaju u II, III i V sloju. Razdvojenost P- i M-sustava očuvana je i na razini završetka genikulokortikalne projekcije u IV sloju V1, jer se M-slojevi projiciraju u 4C podsloj, a P-slojevi lateralnog koljenastog tijela u 4A i 4C podsloj. Pritom ova vlakna također čine i izmjenične 'stupiće' (na okomitom presjeku), odnosno pruge (na tangencijalnom presjeku) što odgovaraju aferentnom ulazu iz samo jednog oka ('okularno-dominantne kolumne'). U poprečnom smjeru širine dvije okularno-dominantne kolumne nalazi se pravilan slijed od oko 40-tak 'orijentacijskih kolumni' selektivno osjetljivih na sve moguće orijentacije (0-360 , s razmakom od oko 9 između dviju susjednih orijentacijskih kolumni) vidnog podražaja (tzv. 'hiperkolumna'). V1 se topografski precizno projicira u V2 (BA18) i tek tu započinju brojne dvosmjerne veze P- i M-sustava.
Od V1 i V2 područja započinju paralelni putovi koji se projiciraju u brojne specijalizirane unimodalne vidne asocijacijske areje, kao što su V3, V4, V5 (MT), V6 (PO), V7 i V8, smještene većinom u peristrijatalnom korteksu, te dijelovima lingvalnog, fuziformnog, donjeg i srednjeg temporalnog girusa (BA18-20, 37). Daljnji okcipitofugalni tijek vidnih informacija poprima oblik divergentnih multisinaptičkih putova od kojih su dva najizraženija: dorzalni (također poznat pod imenom 'gdje' put) je usmjeren prema parijetalnom i frontalnom korteksu, te ventralni ('što' put) usmjeren prema lateralnim temporalnim i temporopolarnim vidnim asocijacijskim arejama i limbičkom korteksu. Pri tome je asocijacijsko vidno polje V4 (vjerojatno i V8) u stražnjem dijelu ligvalnog i fuziformnog girusa ključni posrednik u prijenosu informacija o boji i obliku iz P-puta u asocijacijska polja sljepoočnog režnja, dok je V5 područje u dubini gornjeg temporalnog sulkusa ključni posrednik u prijenosu vidnih informacija o kretanju iz M-puta u parijetalni režanj.
Izolirano jednostrano oštećenje V4 areje dovodi do kontralateralnog gubitka percepcije boja (hemiakromatopsije), bez poremećaja u vidnoj jasnoći, percepciji kretanja ili prepoznavanju objekata. Oštećenja koja uzrokuju prekid izlaznih veza V4 areje u korteks jezične mreže mogu dovesti do anomije za boje, tj. nesposobnosti da bolesnik imenuje boje, iako je sama percepcija boja intaktna. Oštećenje V5 areje dovodi do hemiakinetopsije, tj. bolesnik ne može percipirati objekt koji se kreće u kontralateralnoj polovici vidnog polja, iako su oštrina i percepcija boja relativno sačuvane. Klinička disocijacija akromatopsije od akinetopsije dokazuje da su projekcije primarnog vidnog korteksa organizirane i paralelno, a ne samo serijski. Prisutnost paralelnog procesiranja povećava učinkovitost procesiranja i složenost operacija za nekoliko redova veličine omogućujući istovremenu obradu multiplih obilježja povezanih s vidnim događajima. Dodatnu potvrdu paralelnog procesiranja daje i činjenica da svaka prestrijatalna vidna areja ima odvojeno reprezentirano cijelo vidno polje.
U dubini sulkusa lunatusa i prednjem dijelu fuziformnog girusa (ispred V4) nalazi se areja V3. Ova je areja uključena u konstrukciju oblika iz jednostavnijih vidnih pokazatelja, a nastavlja se u susjedni lingvalni i donji okcipitalni girus. Za razliku od V4 polja koja većinom prima informacije samo putem P-sustava (a opsežno se projicira uglavnom u donji temporalni korteks) i V5 polja koje prima informacije većinom samo putem M-sustava (a projicira se uglavnom u parijetalni korteks), V3 područje prima vlakna i iz P- i iz M-sustava, a podjednako se projicira i u temporalni i u parijetalni korteks. To je vjerojatno razlog zašto nikada nije opisan potpuno izolirani gubitak percepcije oblika.
Obostrano oštećenje inferotemporalnih areja za prepoznavanje lica, areja za prepoznavanje objekata, te jezičnih areja dovodi do specifičnih gubitaka sposobnosti prepoznavanja lica ('asocijativna prozopagnozija'), složenih vidnih podražaja (npr. mrtve prirode) (asocijativna vidna objektna agnozija) i vidnog prepoznavanja riječi (čista aleksija). Oštećenja koja pak prekidaju veze između vidnih asocijacijskih područja i limbičkih areja dovode do stanja vidne hipoemocionalnosti jer vidna iskustva ne izazivaju prikladan emocionalni odgovor (npr. opisan je pacijent koji je nakon oštećenja vidnoamigdaloidnog puta otkazao pretplatu na časopis 'Playboy' jer mu slike golih ljepotica nisu više izazivale erotske osjećaje) i vidne amnezije (kada se ne mogu stvarati nova sjećanja u vidnom modalitetu).
Relativno jednostavniji aspekti percepcije lica (npr. sposobnost određivanja da li dva lica imaju isti oblik) može u prozopagnozičara biti sačuvana, vjerojatno zato što su 'niže' vidne asocijacijske areje ostale neoštećene. Pored lokalizacije oštećenja u bolesnika sa sindromom prozopagnozije, i metode slikovnog prikaza aktivacije mozga (fMRI) i elektrofiziološki evocirani odgovori u normalnih ispitanika potvrđuju da su inferotemporalne areje specijalizirane za percepciju lica i objekata smještene pretežno unutar prednjeg i srednjeg dijela fuziformnog girusa (37 i 20), dok su areje specijalizirane za prepoznavanje riječi smještene nešto lateralnije, tj. više okcipitotemporalno od fuziformne areje za lica (na granici BA19 i BA37). S obzirom na kasnu pojavu pisanog jezika u filogenezi čovjeka, areja za riječi gotovo sigurno nije genetski programirana. Vjerojatnija je mogućnost da ona predstavlja modifikaciju podskupina neurona unutar skupina specijaliziranih za prepoznavanje lica i objekata.
Neuroni inferotemporalnih areja za prepoznavanje lica jače se aktiviraju licima, nego bilo kojim drugim objektima, a također su jače aktivirani intaktnim licima u uspravnom položaju nego slikama namjerno 'zbrčkanih' lica u obrnutom položaju (ali ne pokazuju razliku između poznatih od nepoznatih lica). Ove areje dakle prepoznaju lica na kategoričkoj (generičkoj) razini, prije stadija prepoznavanja o kojoj se eventualno poznatoj osobi radi, a informacije kojima raspolažu osiguravaju izoliranu percepciju lica lišenu značenja ili konteksta. Sposobnost da ove modalitet-specifične informacije aktiviraju relevantne multimodalne asocijacije koje dovode do prepoznavanja poznatih lica zahtijeva posredovanje transmodalnih kortikalnih areja. U skladu s navedenim, i fMRI istraživanja su potvrdila da ekspozicija nepoznatim licima aktivira samo unimodalne vidne asocijacijske areje u području za lica fuziformnog girusa, dok poznata lica također aktiviraju i transmodalne areje, naročito one u srednjem sljepoočnom girusu. Transmodalne areje u srednjem sljepoočnom girusu povezuju vidne reprezentacije lica s dodatnim asocijacijama (npr. imenom, glasom i osobnim sjećanjima na tu osobu) što sve zajedno dovodi do prepoznavanja. Iako bolesnici s asocijativnom prozopagnozijom ne mogu gledanjem prepoznati poznata lica, prepoznavanje postaje moguće kad dobiju informaciju u ne-vidnom modalitetu, npr. kad čuju glas dotične osobe. Naime, ova auditorna informacija dovodi do transmodalne aktivacije kroz unimodalni slušni korteks, što pak dovodi do aktivacije drugih raspodijeljenih asocijacija koje dovode do prepoznavanja. Nadalje, i lice koje nije svjesno prepoznato može katkada izazvati fiziološki emocionalni odgovor ako je oštećenje dovelo samo do prekida veza između vidnih asocijacijskih areja i srednjeg sljepoočnog girusa, a ne i između vidnih asocijacijskih i limbičkih areja.
Dok prozopagnozija predstavlja nemogućnost prepoznavanja jedinstvenih primjeraka vidno kodiranih kategorija objekata (za što je potrebno puno više informacija u odnosu na određivanje generičkih obilježja objekta), asocijativna vidna objektna agnozija predstavlja poremećaj koji je smješten 'niže' od kategoričkog prepoznavanja. Bolesnici s ovim sindromom ne mogu ni imenovati poznati objekt, niti opisati njegovu prirodu i upotrebu. Dok prozopagnozičar može reći da je lice lice, a olovka olovka, bolesnik s objektnom agnozijom to nije u stanju (ali može imati sačuvanu sposobnost određivanja jesu li su dva objekta identična). Druga razlika između prozopagnozije i objektne agnozije temelji se na sustavima pamćenja koji ih posreduju. Naime, iako se oba poremećaja češće vide nakon obostranih oštećenja, katkad nastaju i nakon jednostranog oštećenja. U tom slučaju je prozopagnozija obično rezultat oštećenja u desnoj, a objektna agnozija u lijevoj hemisferi. Ova disocijacija nastaje jer desna hemisfera ima veću ulogu u aktivaciji autobiografskih sjećanja, što ukazuje da je generičko prepoznavanje poznatih objekata više dio semantičkog znanja, dok je prepoznavanje poznatih lica i objekata više povezano s vlastitim iskustvom.
Asocijativne agnozije postoje i u auditornom i taktilnom modalitetu. Bolesnici s auditornom objektnom agnozijom ne mogu povezati zvonjenje telefona ili sirene ambulantnih kola s odgovarajućim objektom koji je taj zvuk proizveo, iako su neke elementarne slušne sposobnosti obično sačuvane. Ovaj sindrom odraz je prekida veza između unimodalnih slušnih areja specijaliziranih za kodiranje auditornih svojstava poznatih objekata i transmodalnih areja koje koordiniraju njihovo multimodalno prepoznavanje. Oštećenja koja dovode do auditorne agnozije tipično zahvaćaju auditorni asocijacijski korteks, obično desne hemisfere. Slušni analog prozopagnozije je fonagnozija. Ona odražava nesposobnost prepoznavanja poznatih glasova, potencijalno i u odsutnosti drugih slušnih deficita. Ovaj rijetki sindrom može biti posljedica diskonekcije areje specijalizirane za identifikaciju boje glasa u unimodalnom asocijacijskom korteksu i heteromodalnog lateralnog sljepoočnog korteksa.
Taktilna agnozija je nesposobnost prepoznavanja objekata palpacijom (u odsutnosti bilo kakvog drugog somatosenzibilnog ili afazičkog deficita). Teorijski se može razlikovati od astereognozije (vide infra) tako da se pokaže da bolesnik s taktilnom agnozijom (za razliku od astereognostičara) može nacrtati objekte koje palpira, čak i kad palpacija ne dovede do prepoznavanja. Iz ovog se može zaključiti da je astereognozija aperceptivni deficit, dok je taktilna agnozija asocijativni deficit prepoznavanja objekta putem somatosenzibilnog sustava. Odgovorno oštećenje obično je smješteno u inzuli ili stražnjem parijetalnom korteksu, tako da prekida projekcije iz somatosenzornog asocijacijskog korteksa u transmodalne areje lateralnog temporalnog korteksa.
Navedene modalitet-specifične agnozije naglašavaju važnost osjetnofugalnih putova u procesima prepoznavanja i daju neuroanatomski temelj razlikovanju percepcije od prepoznavanja.
Vidna integracija je stupnjevit proces, a svaki njen stupanj eksplicitno pridonosi percepciji ili prepoznavanju. Integracija vidne percepcije proizlazi iz povratnih veza i vremenskog sinhroniciteta izbijanja neurona (sinhronicitet sam po sebi zahtijeva povratne veze). Budući da povratne veze nisu modularne, već difuzne, i sam proces vidne integracije je nemoguće lokalizirati. Budući da se vidni korteks sastoji iz mnogobrojnih areja, diskretna oštećenja ne interferiraju toliko sa samim procesom integracije, koliko s oštećenjem pojedinih vidnih submodaliteta. Opsežna povezanost vidnih areja također omogućuje 'pretvaranje' jednog submodaliteta iz drugoga (npr. oblik iz pokreta ili oblik iz sjene i dubine).
Vidne iluzije zorno ilustriraju da je vidna percepcija aktivan i kreativan proces u kojem neuroni vidnog sustava transformiraju vidne podražaje u mentalne složaje koristeći se pritom i brojnim nesvjesnim pretpostavkama i očekivanjima koje dijelom potječu iz iskustva, a dijelom iz samog ustroja pojedinih areja uključenih u obradu vidnih informacija. Tako se npr. u V2 može snimiti aktivnost neurona koji reagiraju na virtualne (nepostojeće) linije, a ovi neuroni mogu biti i selektivno oštećeni. Navedenu činjenicu dodatno potvrđuju snovi i halucinacije, jer predstavljaju vidne percepcije koje nastaju i u odsutnosti vidnih podražaja.

4.2. Mreža prostorne pozornosti s epicentrima u stražnjem parijetalnom korteksu, čeonom području za očne pokrete i cingularnom girusu

Iako različite osjetilne mape moždane kore imaju različitu metriku (npr. vidna mapa je retinotopna, somatosenzibilna somatotopna, zvučna cefalotopna, a kinestetska gravitotopna), njihove se 'koordinate' preračunavaju u zajednički koordinatni sustav čije je središte točka smještena na sredini između očiju (egocentar). Koordinatna mapa personalnog (onaj dio prostora što ga zauzima tijelo), peripersonalnog (onaj dio prostora što izravno okružuje tijelo i unutar je dosega ruke) i ekstrapersonalnog (sav preostali dio prostora o kojem se osjetilne obavijesti dobivaju uglavnom na temelju vida, sluha i njuha) prostora nalazi se u moždanoj kori stražnjeg parijetalnog korteksa, u koju konfluiraju vlakna vidnih, slušnih, somatosenzibilnih i vestibularnih areja. Stražnji parijetalni korteks sadrži također i heteromodalne areje koje posreduju multimodalnu integraciju, a topografski se dijeli u: 1) gornji parijetalni režnjić, što sadrži somatosenzibilni asocijacijski korteks (BA5 i prednji dio BA7), te heteromodalni korteks (stražnji dio BA7), 2) donji parijetalni režnjić, što sadrži supramarginalni (BA39) i angularni (BA40) girus, a ima obilježja heteromodalnog korteksa osim prednjeg ruba supramarginalnog girusa koji pripada somatosenzibilnom asocijacijskom korteksu, 3) duboki intraparijetalni sulkus, što ima osjetno-motorička obilježja u prednjem, a vidno-prostorna u stražnjem dijelu, 4) medijalni parijetalni korteks, što u prednjem dijelu sadrži somatosenzibilni asocijacijski (BA5 i 7), a u stražnjem heteromodalni korteks (BA7 i 31). Pored toga što stražnji parijetalni režanj ima bogate veze s osjetnim asocijacijskim područjima, on je opsežno povezan i s čeonim područjem za očne pokrete, premotoričkim korteksom, gornjim kolikulima, parahipokampalnim girusom, te paralimbičkim arejama uključujući orbitofrontalni korteks, inzulu i naročito girus cinguli.
Za veliku neuronsku mrežu što čini sustav prostorne pozornosti (orijentacije) najvažnija su tri međusobno povezana epicentra: stražnji parijetalni korteks iznad i ispod parijetalnog sulkusa (BA 5 i 7), čeono područje za očne pokrete (BA8) i girus cinguli (BA24). Parijetalna komponenta specijalizirana je za stvaranje privremene reprezentacije lokacija u prostoru i njihovu transformaciju u ciljeve usmjeravanja pozornosti na suprotnoj polovici ekstrapersonalnog prostora. Čeona polja za očne pokrete upravljaju istražujućim i orijentirajućim usmjeravanjem pogleda prema zanimljivom objektu (jednostrano oštećenje dovodi do konjugirane devijacije očiju prema strani oštećenja), dok girus cinguli raspodjeljuje pozornost s obzirom na motivaciju (prije usmjeravanja pogleda ili posezanja rukom, treba odlučiti je li objekt uopće vrijedan pozornosti). Dodatne ključne komponente ove goleme mreže nalaze se u talamusu (naročito intralaminarnim jezgrama), strijatumu i gornjim kolikulima.
Balint je 1909. godine opisao pacijenta J.K. s tri karakteristična poremećaja: optičkom ataksijom (nemogućnosti zagledavanja u određenu točku, odnosno pokazivanja određenog smjera ili predmeta), paralizom pogleda (nesposobnošću usmjeravanja pozornosti na više od jednog objekta), te sustavnim otklonom polja pozornosti prema desnoj strani, a obdukcijom je utvrđena obostrana ozljeda stražnjeg parijetalnog režnja. Stoga je zaključeno da tjemeni režanj sadrži mapu ekstrapersonalnog prostora što služi za 'aktivno gledanje', tj. usmjeravanje pogleda, pokreta i pozornosti na temelju vidnih informacija. Dok nakon opsežnih obostranih oštećenja tjemenog režnja nastaje Balintov sindrom, u slučaju jednostranih i manjih oštećenja nastaju samo neke njegove komponente. Tako sindrom jednostranog zanemarivanja ('hemi-neglect') nastaje gotovo isključivo nakon oštećenja desnog tjemenog režnja (zbog dominantnosti desne hemisfere za prostornu pozornost, oštećenje lijevog tjemenog režnja rijetko dovodi do sličnih simptoma). Primjerice, bolesnik ne češlja lijevu stranu glave, ne brije lijevu stranu lica, ne jede hranu iz lijeve polovice tanjura, ne piše po lijevoj polovici papira, ne odijeva lijevu ruku i nogu (apraksija odijevanja), ne može prepoznati predmet pod neobičnim kutom gledanja (konstrukcijska apraksija), itd.. Teži oblici ovakvog oštećenja mogu dovesti i do astatognozije (nemogućnosti određivanja položaja dijelova tijela u prostoru) i asomatognozije (bolesnik tvrdi da lijeva strana nije njegova, pa npr. hoda samo s desnom nogom, a lijevu samo pasivno vuče za njom; opisan je čak i slučaj bolesnika koji je stalno ispadao iz kreveta jer je pokušavao iz njega istjerati 'tuđu' nogu). Nešto blaži oblik oštećenja desnog tjemenog režnja naziva se sindrom jednostrane nepozornosti ('hemi-inattention'), a najblaži oblik se opisuje kao simultagnozija (tek kad se dva osjetna podražaja jave istodobno na obje strane vidnog polja, bolesnik ne obraća pozornost na podražaj što se javi na strani suprotnoj od oštećenja).
Prepoznavanje lica i objekata u bolesnika s Balintovim sindromom obično je normalno, ali katkad može također biti oštećeno, a naziva se 'aperceptivna prozopagnozija' jer odražava deficit prostorne integracije samog vidnog podražaja. Suprotno asocijativnoj prozopagnoziji, bolesnik s aperceptivnom prozopagnozijom obično je sposoban odrediti jesu li su npr. dva lica potpuno identična.
Gerstmann je 1924. godine opisao bolesnika s: 1) desnostranim gubitkom taktilne diskriminacije i astereognozijom (neprepoznavanjem) prstiju i drugih objekata dodirom, 2) nerazlikovanjem lijevog i desnog (lijevo-desna dezorijentacija), te 3) nemogućnošću izražavanja misli pisanjem - disgrafijom (ali uz sačuvanu mogućnost kopiranja napisanih riječi), disleksijom (poremećajem čitanja) i diskalkulijom (poremećajem računanja), a obdukcija je pokazala izdvojenu ozljedu lijeve angularne vijuge (BA39). Pored činjenice da je Gerstmannov sindrom ukazao na ulogu tjemenog režnja u prepoznavanju predmeta opipavanjem, on je također prvi skrenuo pozornost na spoznajne funkcije lijevog tjemenog režnja (čitanje, pisanje, računanje), što istovremeno participiraju u velikoj neuronskoj mreži jezičnih sposobnosti.

4.3. Mreža jezičnih sposobnosti s epicentrima u Wernicke i Broca području

Jezik omogućuje obradu i prijenos misli i iskustava pomoću arbitrarnih simbola - riječi. Wernickeovo i Broca područje čine dva epicentra mreže jezičnih sposobnosti. Zbog lateralizacije jezičnih funkcija, u većine se ljudi deficiti ove mreže vide samo nakon oštećenja lijeve hemisfere. Dodatne komponente mreže nalaze se u asocijativnim područjima čeonih, sljepoočnih i parijetalnih režnjeva, strijatumu i talamusu.
Wernickeovo područje obuhvaća stražnju trećinu gornjeg sljepoočnog girusa (BA22), dijelove susjednih heteromodalnih područja (BA39 i 40) i dijelove srednjeg sljepoočnog girusa (BA21), a specijalizirano je za leksičke i semantičke aspekte jezika. Oštećenje Wernickeovog područja dovodi do dvosmjernog neurološkog deficita: bolesnik ne može imenovati objekt koji mu se pokaže, ni pokazati objekt kad mu se kaže njegov naziv. Ovaj nalaz je posljedica činjenice da je Wernickeovo područje transmodalna areja koja koordinira recipročne interakcije između osjetnih reprezentacija riječi i simboličkih asocijacija koje im daju značenje. Njeno oštećenje stoga ne dokida reprezentacije riječi samih, već čini nemogućim njihovo dekodiranje u bilo koji osjetni modalitet, i obrnuto, onemogućuje kodiranje (povezivanje) osjetnih percepata u odgovarajuće oblike riječi. Analogija organizacije jezične mreže s mrežom za prepoznavanje lica i objekata očigledna je, a slično je i objašnjenje ekvivalenata njihovih oštećenja.
Dva su tipa jezičnih asocijativnih agnozija. Čista aleksija (sljepoća za riječi) nastaje kad su areje koje kodiraju vidne oblike riječi diskonektirane od vidnih areja ili ne mogu komunicirati s Wernickeovom arejom. Ovo se obično događa nakon lezija koje istovremeno oštećuju V1 areju lijeve hemisfere i splenijum (stražnji dio korpusa kalozuma). Oštećenje splenijuma ne dopušta transfer vidnih informacija iz neoštećene desne hemisfere u areje za kodiranje vidnih oblika riječi, a ni u transmodalne areje za jezik lijeve hemisfere (tako ove areje ostaju diskonektirane i od ipsi- i od kontralateralnog vidnog ulaza). No, bolesnik s čistom aleksijom nije slijep budući da informacije o objektima i licima iz lijeve polovice vidnog polja prepoznaje desnim heteromodalnim sljepoočnim korteksom. On također nije ni afazičan budući da Wernickeova i druge jezične areje primaju informacije u slušnom modalitetu. No, kada mu se kaže da čita, djeluje kao da je potpuno nepismen jer transmodalne jezične areje ne dobivaju informacije o riječima u vidnom modalitetu.
U slučaju čiste gluhoće za riječi unimodalni slušni korteks je lišen ulaza auditornih informacija ili ne može komunicirati s odgovarajućim transmodalnim arejama. Čista gluhoća za riječi može se vidjeti nakon obostranog ili unilateralnog oštećenja sljepoočnog režnja za jezik dominantne hemisfere (obično lijeve) što prekida ipsilateralne i transkalozalne slušne veze iz ostalih komponenata jezične mreže. Kako su im obično dijelovi primarnog slušnog korteksa i slušnih asocijacijskih areja intaktni, ovakvi bolesnici nisu gluhi i mogu bez poteškoća interpretirati većinu zvukova iz okoline. Oni također nisu ni afazični, niti pokazuju poteškoće u čitanju, pisanju i govoru budući su im jezične areje većinom neoštećene. No, kad čuju govor, reagiraju kao da se radi o nekom tuđem jeziku jer ga uslijed činjenice da im slušne informacije ne dolaze do Wernickeove areje ne mogu razumjeti.
Somatosenzibilni ekvivalent navedenih poremećaja je čista agrafestezija (ili somatosenzibilna aleksija). Ovakvi bolesnici ne mogu u taktilnom modalitetu prepoznati slova (iako im je normalno imenovanje objekta u ruci i somatosenzibilno prepoznavanje jesu li dva slova što ih drže u ruci identična). Odgovorno oštećenje zahvaća stražnji parijetalni korteks lijeve hemisfere i prekida veze između asocijacijskog somatosenzibilnog korteksa i Wernickeove areje.
Area Broca je čeono središte jezične mreže. Ona uključuje premotorički korteks u BA44 i susjedne heteromodalne čeone areje BA45-47. Areja Broca specijalizirana je za artikulatorne, sintaktičke i gramatičke aspekte jezika. Proučavanje bolesnika s žarišnim oštećenjem ove areje ukazuje da ona ima ključnu ulogu u prevođenju neuralnih oblika riječi u njihove artikulatorne slijedove, ali također i u slaganju riječi u govor koji ima značenjski prikladnu sintaktičku strukturu. Ovakva uloga u slaganju riječi u skladu je s drugim specijalizacijama premotoričkog korteksa. Areja Broca pokazuje aktivaciju (fMRI) u zadacima koji u neurološki normalnih ispitanika traže dešifriranje značenja sintaktički složenih rečenica, te zadacima koji zahtijevaju transformacije grafema u foneme, čak i kad se artikulatorno djelovanje samo zamišlja.
Oštećenja koja diskonektiraju BA6 od stražnjih multimodalnih komponenti jezične mreže (naročito onih u supramarginalnom girusu, BA40) uzrokuju ideomotornu apraksiju (nemogućnost izvođenja složenih motoričkih zadataka, npr. salutiranja, odnosno nesposobnost da se nakon verbalnog upita pantomimom objasni upotreba objekta), iako bolesnik ne mora imati poteškoća u izvođenju istih pokreta nakon pokazivanja pokreta (u prvom slučaju) ili kad mu se pokaže stvarni objekt (u drugom slučaju). Postoje dvije vrste 'modalitet-specifičnih' apraksija. U vidnoj apraksiji bolesnici ne mogu pantomimom objasniti upotrebu objekta koji im je prikazan vizualno (a na verbalni upit mogu). Kod taktilne (palpatorne) apraksije bolesnici ne mogu objasniti upotrebu objekta kad ga drže u ruci (u odsutnosti vidne kontrole). Ovi deficiti nastaju zbog oštećenja koja prekidaju vidne, odnosno somatosenzibilne projekcije u premotorička i suplementarna motorička područja.
Izraz afazija koristi se za opisivanje poremećaja procesiranja jezika koji su uzrokovani disfunkcijom pojedinih dijelova mozga. Afazija nastaje uslijed prekida procesa dvosmjerne komunikacije koja uspostavlja korespodenciju između misli i jezika. Afazični bolesnici nisu u stanju pretvarati neverbalne slike koje čine misli u jezične simbole i gramatičke relacije koje čine jezik, a u većini slučajeva, i obrnuti smjer procesa je defektan: kad bolesnik čuje riječ ne može od nje sačiniti neverbalnu sliku koja odgovara značenju te riječi. Po analogiji s drugim mrežama, afazija je poremećaj razumijevanja, a ne percepcije (npr. gluhoća oštećuje razumijevanje jezika kroz modalitet sluha, ali ne i kroz vidni i taktilni modalitet). Afazija također nije motorički poremećaj (to je npr. disartrija, koja remeti artikulaciju, ali ne kompromitira uobličavanje jezika), ni rezultat poremećenog procesa mišljenja (kao npr. schizophrenia, kod koje je sam lingvistički aparat sačuvan). Afazija također nije vezana isključivo za jezike koji se temelje na govoru, jer i gluhonijeme osobe koje koriste znakovni (vidnomotorički) jezik mogu postati afazične (kao rezultat fokalnog oštećenja u lijevoj hemisferi dominantnoj za znakovni jezik), ili pak jezike koji su utemeljeni na pismu (pa afazija može nastati i u osoba koji se koriste ideogramskim pismom).
Afazija narušava različite aspekte jezične obrade: 1) morfosintaksu (gramatiku), 2) semantiku (značenje riječi), i 3) fonologiju (izgovor glasova) i 4) pragmatiku (uporabu jezika). Često su nekoliko ili svi aspekti jezika kompromitirani u istog pacijenta, a različite kombinacije daju i različite sindrome afazije. Najčešći uzroci afazija su ozljeda glave, moždani udar, Alzheimerova bolest i tumori.
Broca afazija (motorička, ekspresivna, netečna ili 'prednja' afazija). U 'klasičnoj' Broca afaziji oštećenje je opsežno, a zahvaća area Broca (BA44 i 45), tj. pars triangularis i pars opercularis lijevog donjeg čeonog girusa, priležeće dijelove lijevog čeonog (BA9, 47, 46), lijevog parijetalnog (BA40, 39, 7) i somatosenzibilnog korteksa (donji dijelovi BA3, 1, 2 i 4), kao i pripadajuću bijelu tvar i bazalne ganglije (glavu kaudatusa i putamen). Većina ih ima i desnu hemiparezu, obično jače izraženu u desnoj ruci nego nozi. U Broca afaziji su oštećeni neuronski krugovi odgovorni za spajanje fonema u riječi i spajanje riječi u rečenice (vremenski slijed lingvističkih komponenti), te gramatičku strukturu rečenica i pravilnu upotrebu gramatičkih morfema. Stoga je govor bolesnika s Broca afazijom težak i spor, pauze između riječi su dugačke, nema melodične modulacije koja karakterizira normalan govor, jednom riječju govor je netečan ('nonfluent'). Bolesnici s klasičnom Brokinom afazijom razumiju značenje rečenica, ali ih ne mogu ponoviti, čemu se često i sami čude (a budući da su svjesni deficita, postaju depresivni). Agramatizam je jedno od najizraženijih obilježja, pa nastaje telegrafski govor, npr. 'Ići...ja...kući...sutra'. No, iako govore malo, pacijenti s Brokinom afazijom prenose smislene ideje. Razumijevanje pročitanog im je poremećeno uglavnom zbog nemogućnosti razumijevanja gramatički važnih riječi (veznika, prepozicija, članova, itd.). Ovi bolesnici također često imaju poremećen izgovor fonema, npr. miješaju /b/ za /p/, iako im je njihovo prepoznavanje neoštećeno. Oštećenje nedominantne (desne) hemisfere u području korespodentnom Broca areji dovodi do ekspresivne disprozodije, tj. nemogućnosti artikulacije naglaska, intonacije i melodije (ritma) govora.
Potpuno ograničen defekt središnjeg dijela Broca areje ili samo vlakana točno ispod nje dovodi do afemije, što je zapravo poremećaj motoričkog izvršavanja govora, a ne pravi jezični deficit. Afemija zato nije prava afazija jer se ovi pacijenti mogu normalno izraziti pisanim jezikom, te u potpunosti razumiju i pisani i govorni jezik. Iako im je govor slabo artikuliran, izbor riječi i sintaksa su normalni.
Wernickeova afazija (osjetna, receptivna, tečna ili 'stražnja' afazija). Wernikeova afazija nastaje zbog oštećenja stražnjeg dijela lijevog slušnog asocijacijskog korteksa (BA22), a često su zahvaćeni i dijelovi BA37, 39 i 40. Wernickeova afazija dovodi ne samo do nemogućnosti razumijevanja jezika u svim modalitetima, nego i do nemogućnosti izražavanja misli značenjski prikladnim riječima. Bolesnici s Wernickeovom afazijom podsjećaju na klasičnu Broca afaziju samo u smislu nemogućnosti ponavljanja rečenica, slaganja fonema i imenovanja, a u svim drugim aspektima su različiti jer im je: 1) govor tečan ('fluent'), tj. bolesnik govori bez napora, melodično, normalnom ili češće povećanom brzinom, 2) zbog čestih pogrešaka u izboru fonema i riječi sadržaj izgovorenog im je često nerazumljiv, 3) imaju velike teškoće u razumijevanju rečenica koje čuju, 4) rijetko imaju bilo kakav motorički poremećaj. Pogrešne riječi koje bolesnici s Wernickeovom afazijom izgovore umjesto onih koje su inicijalno zapravo 'htjeli' često su slične po značenju, npr. kažu 'poglavica' umjesto 'predsjednik' (ovaj poremećaj naziva se verbalna ili semantička parafazija). Iz istog razloga oni često rabe riječi općeg značenja, npr. 'stvar', u zamjenu za one do kojih ne mogu doći. Bolesnici s Wernickeovom afazijom nemaju problema s produkcijom individualnih fonema, no često pomiču slijed glasova ili glasovnih nizova, tako da neke dodaju ili izbace što poremeti fonemski izgled željene riječi, npr. 'pimarida' umjesto 'piramida' (fonemska parafazija). Kad se fonemske parafazije javljaju učestalo, nastaju neologizmi (neologijske parafazije), npr. 'hipidomateus' za 'hipopotamus'. Iako puno govore, ovi bolesnici često ne prenose nikakvu ideju ili smisao. Neki bolesnici s Wernickeovom afazijom su više 'gluhi za riječi', a neki više 'slijepi za riječi'. Razumijevanje izgovorenog im je obično nešto bolje nego pročitanog. Oštećenje nedominantne (desne) hemisfere u području korespodentnom Wernickeovoj areji dovodi do osjetne disprozodije, tj. nemogućnosti percepcije naglaska, intonacije i melodije (ritma) govora.
Kondukcijska afazija. Bolesnici s kondukcijskom afazijom mogu razumjeti i izgovoriti jednostavne rečenice. No, oni ne mogu ponoviti rečenice doslovce, jer nisu u stanju učinkovito slagati foneme (nastaje puno fonemičkih parafazija). Stoga je oštećeno čitanje naglas, no čitanje radi razumijevanja je relativno dobro sačuvano (uslijed činjenice da im je temporalno područje za razumijevanje jezika uglavnom neoštećeno). Ova vrst afazije nastaje zbog oštećenja lijevog supramarginalnog girusa (BA40) ili lijevog primarnog slušnog korteksa (BA41 i 42) i inzule. U oba slučaja Wernickeova je areja sačuvana, a oštećen je snop vlakana koji povezuje audiovizualna asocijacijska područja (BA22, 39 i 40) s area Broca za govor (BA44 i 45). Ovaj snop (fasciculus arcuatus) prolazi ispod angularnog i supramarginalnog girusa i frontoparijetalnog operkuluma, a služi za povezivanje fonema u morfeme i riječi što je neophodna operacija za vokalizaciju riječi, bez obzira da li se one percipiraju u auditornom modalitetu ili generiraju interno.
Globalna afazija. Bolesnici s globalnom afazijom imaju gotovo potpuni gubitak sposobnosti razumijevanja jezika i produkcije govora, dakle kombinirana obilježja Wernickeove i Broca afazije. Slobodni ('propozicijski') govor je obično reduciran na nekoliko riječi ili rečenica. Česta je upotreba stereotipnih riječi u pokušaju da se iznese ideja ili misao.
Transkortikalne afazije. Ovi se poremećaji razlikuju od svih drugih afazija po tome što je ponavljanje rečenica normalno. Motorički oblik transkortikalne afazije nastaje uslijed oštećenja lijevog čeonog režnja ispred ili iznad area Broca, a osjetni oblik zbog oštećenja korteksa na parijetotemporalnom spoju (angularni girus, srednji i gornji temporalni girus) podsjeća na Wernickeovu afaziju, osim što bolesnici mogu ponoviti što im se kaže. Miješana transkortikalna afazija (katkad se naziva i izolacija areje za govor), vrlo je rijetka, a može se smatrati analogom globalne afazije, s tom razlikom da ovakav bolesnik može ponoviti ono što mu se kaže. No, nakon ponavljanja ('eha'), nema daljnje 'konverzacije'.
Akinetski mutizam je potpuni prestanak bilo kakvog verbalnog izričaja. Može nastati zbog obostranog oštećenja čeonog režnja (suplementarne motoričke areje, Broca areje), mezencefalona, infarkta lijevog talamusa. Mutizam može i ne mora biti povezan s afazijom (npr. može ga uzrokovati teški laringitis), no u prisutnosti mutizma ne može se utvrditi afazija.
Anomička afazija je najčešća od svih afazija, a u tipičnim primjerima, ovi bolesnici su nesposobni pronaći pravu riječ, bilo u spontanom govoru ili u pisanju. Kad nastupi akutno, najčešće je oštećen temporoparijetalni spoj, kad je blaga teško se lokalizira.
Subkortikalna afazija nastaje zbog infarkta ili krvarenja u kaudatus, putamen, talamus, suplementarnu motoričku areju i druge dijelove teritorija koji opskrbljuje prednja cerebralna arterija.

4.4. Mreža sposobnosti pamćenja i emocija s epicentrima u entorinalno-hipokampalnom području i amigdaloidnom kompleksu jezgara

Aferentna vlakna dolaze u hipokampus najvećim dijelom indirektno preko entorinalnih područja. Entorinalna moždana kora glavno je mjesto konvergencije putova iz svih važnijih asocijativnih i osjetnih područja neokorteksa, a informacije iz tih područja dolaze u entorinalni korteks također posredno iz transmodalnih areja. Lateralni dio entorinalnog korteksa (28b) čini glavno stjecište vlakana iz 'najviših' vidnih, a u manjoj mjeri i slušnih i somatozenzoričkih asocijativnih područja. Stoga se čini da entorinalni korteks šalje hipokampalnoj formaciji 'sažetak zbivanja', tj. svega onoga što se događa u moždanoj kori. Medijalni dio entorinalnog korteksa (BA28a) više je pod utjecajem kortikoidnih, paleo- i arhikortikalnih limbičkih struktura (koje koje odražavaju unutrašnje stanje organizma). Sveukupno, anatomsku povezanost hipokampusa s neokorteksom, kakva je potvrđena i snimanjem sinaptičkih potencijala, može se opisati na slijedeći način: neokorteks -> parahipokampalni girus -> površni (II i III) slojevi entorinalnog korteksa -> zrnate stanice fascije dentate -> CA3 područje hipokampusa -> CA1 područje hipokampusa -> subikulum -> duboki (V i VI) slojevi entorinalnog korteksa -> neokorteks. Eferentna vlakna entorinalnog korteksa odlaze iz njegovih dubokih slojeva natrag u prepiriformnu (BA51), prelimbičku (BA32), infralimbičku (BA25), agranularnu inzularnu i cingularnu (BA23 i 24), retrosplenijalnu (BA29), peririnalnu (BA35 i 36), stražnju orbitofrontalnu (BA13) i sljepoočnu (BA20, 22, 38 i 41) moždanu koru. Peririnalna moždana kora se npr. dalje projicira u prefrontalnu (BA9 i 46), sljepoočnu (BA20-22), tjemenu (BA7) i zatiljnu (BA18) moždanu koru. Ove projekcije navedene su kao ilustracija činjenice da se rezultati hipokampalnog procesiranja diseminiraju po brojnim kortikalnim područjima, uključujući i primarna osjetna područja (njušno - BA51, slušno - BA41), osjetno-specifična asocijativna područja (vidno - BA19-21, slušno - BA 22, somatosenzoričko - BA7), kao i transmodalna asocijativna područja (BA9, 13, 23, 38 i 46). Sažeto se stoga može reći da je hipokampus povezan s glavnim transmodalnim asocijativnim područjima moždane kore s jedne, te limbičkim i subkortikalnim strukturama s druge strane. Dodatne kritične komponente ove mreže nalaze se u paralimbičkim arejama, hipotalamusu, limbičkom dijelu talamusa i limbičkom strijatumu.
Ključni pomak u razumijevanju uloge hipokampusa u procesima pamćenja donio je slučaj 27 godina starog pacijenta H.M., kojemu je u cilju otklanjanja neukrotive epilepsije Scoville 1953. godine odstranio obostrano dvije trećine prednjeg dijela hipokampusa, veći dio parahipokampalnog girusa, prednji dio sljepoočne moždane kore, unkus i amigdala. Nakon operacije, koja je konačno dokinula epileptičke napadaje, H.M. se nije mogao sjetiti prostorija u kojima je živio, imena svojih prijatelja, trenutnog datuma niti godine, hrane koju je pojeo prilikom zadnjeg obroka, pa čak niti puta do nužnika. Istovremeno, nije došlo do nikakvog oštećenja drugih intelektualnih funkcija niti osobina ličnosti (kvocijent inteligencije bio mu je i dalje normalan: prije operacije 1953. godine iznosio je 104, a poslije operacije, 1955. godine 112, 1962. godine 117, 1981. godine 100). H.M. je naime izgubio sposobnost zadržavanja novih činjenica i događaja (anterogradna amnezija), iako je Milner ustanovila da se još uvijek mogao prisjetiti činjenica i događaja koji su se dogodili prije operacije (retrogradno pamćenje), i to onih davnih bolje i lakše (s vremenom čak i jasnije) nego onih što su se dogodili neposredno prije operacije. Nasuprot tome, tzv. kratkotrajno pamćenje (traje oko 40-60 sekundi) bilo mu je u okviru normalnih granica. Tako je H. M. bez problema rješavao male vidne i taktilne labirinte za čije rješenje nije trebalo više od minute, a također je dobro rješavao križaljke. Praktično jedini gubitak bila je potpuna nesposobnost pretvorbe kratkotrajnog u dugotrajno pamćenje. H.M. je tako svakodnevno razgovarao sa osobljem bolnice, ali se nakon toga nije mogao sjetiti ni s kim, niti što je razgovarao. Samo u nekoliko rijetkih prilika mogao se prisjetiti emotivno jako nabijenih činjenica, npr. potvrdio je da se donekle sjeća očeve smrti koja se dogodila prije dva mjeseca od upita, te se kroz još kraće razdoblje mogao prisjetiti smrti pape Ivana XXIII i atentata na tadašnjeg predsjednika Kennedyja. Ovaj tzv. Claparedeov fenomen boljeg pamćenja emocionalno nabijenijih činjenica uočava se i u drugih amnestičnih pacijenata, uključujući i one s Korsakovljevim sindromom.
Da je za značajan gubitak pamćenja - globalnu amneziju, neophodno obostrano odstranjenje hipokampusa, uvidjelo se kad je u samo dvoje (bolesnici P.B. i F.C.) od 90 slučajeva jednostrane sljepoočne lobektomije zabilježeno teže oštećenje pamćenja slično onome H.M.-a. U prilog ovoj tvrdnji govori i činjenica da su u jednom (P.B.) od ta dva slučaja nakon smrti obdukcijom ustanovljene degenerativne promjene suprotnog hipokampusa (izgled ovih promjena ukazivao je da su najvjerojatnije nastale zbog hernijacije hipokampusa kroz otvor tentorija još u vrijeme porođaja). Ovaj izvorni nalaz o nužnosti obostranog oštećenja za izazivanje trajne globalne amnezije kasnije su potvrdili i drugi autori (zbog čega su se operacije s obostranim odstanjivanjem sljepoočnih režnjeva oko 1968. godine prestale izvoditi), a s vremenom su se pojavili i drugi bolesnici čija je klinička slika manje-više sličila onoj H.M.-a (npr. pacijent Boswell koji je obolio od herpes simplex encefalitisa, a opisali su ga Damasio i Damasio, te pacijent R.B. koji je preživio ishemički napadaj uslijed komplikacija pri operaciji premošćivanja koronarne arterije, a kojeg je pratio i pet godina nakon tog događaja obducirao Zola-Morgan). Ova je činjenica također postala putokaz neurokirurzima da prije svake hipokampektomije pomoću amobarbitala (paralizira sljepoočni režanj one strane na kojoj je kroz karotidnu arteriju injiciran) i jednostavnih testova zapamćivanja ustanove očuvanost sljepoočnog režnja suprotne strane (tzv. Wada test). No, i u slučaju jednostrane hipokampektomije može se psihološkim testovima dokazati blaže oštećenje pamćenja koje nije globalno, već sadržajno određeno. U slučaju odstranjenja lijevog hipokampusa mogu se otkriti poteškoće u zapamćivanju verbalnih sadržaja, dok u slučaju odstranjenja desnog hipokampusa dotične osobe imaju otežano zapamćivanje vidnih sadržaja, npr. teško procjenju jesu li već bile na određenom mjestu ('deja vu'), te imaju blaže poteškoće u zapamćivanju orijentacije, prostornih odnosa i lica.
Za razliku od anterogradne amnezije koja se nastavila nesmanjeno i 49 godine nakon operacije (tj. do danas) i retrogradne amnezije za činjenice i događaje koji su se dogodili nekoliko mjeseci do nekoliko godina prije operacije, bolesnik H.M. mogao je usvajati motoričke i perceptivne sposobnosti (zrcalno pisanje, rješavanje labirinta i sl.), što je ukazivalo da postoje različite vrste pamćenja koje nisu jednako oštećene. Tako je postulirano da je posebna vrsta pamćenja ono koje se odnosi na svjesno prisjećanje činjenica i događaja, i koje ovisi od integriteta hipokampusa, dok je drugi oblik plastičnosti živčanog sustava onaj koji obuhvaća određene sposobnosti koje ne uključuju neuronske krugove koji posreduju svjesno doživljavanje i ne ovise od entorinalno-hipokampalnih struktura. Budući da se prvonavedeni oblik pamćenja može izgovoriti, odnosno opisati, ono je nazvano deklarativno (još i eksplicitno ili faktičko) pamćenje ('knowing that memory'), dok je drugonavedeni oblik, kod kojeg iskustvo mijenja ponašanje na nesvjesnoj razini, dobio naziv nedeklarativno (još i implicitno, proceduralno ili refleksivno) pamćenje ('knowing how memory'). Deklarativno pamćenje obično se sastoji od asocijacija istovremenih podražaja, a dijeli se na semantičko i epizodičko. Semantičko (još i značenjsko ili referentno) pamćenje obuhvaća pamćenje općeprihvaćenih činjenica i koncepata (npr. 'formula vode je H2O', ili 'glavni grad Hrvatske je Zagreb') za koje nije potrebno kontekstualno prisjećanje (npr. kad smo se prvi put susreli s vodom ili kad smo prvi put čuli za Zagreb), pa ga se još naziva i mentalnim leksikonom. Neovisno je od događaja u životu osobe. Testovi kojima se doznaje o stanju semantičkog pamćenja obuhvaćaju značenje riječi, mogućnost imenovanja uobičajenih objekata ili dobro poznatih geografskih, povjesnih ili npr. aritmetičkih činjenica. Epizodičko (ili autobiografsko) pamćenje predstavlja informacije o autobiografskim događajima, kao i vremenske i prostorne asocijacije za navedene događaje, a nastaje već kao rezultat samo jedanput doživljenog događaja. Izjava 'Jučer sam u Hrvatskom institutu za istraživanje mozga vidio preparate hipokampusa' primjer je epizodičkog pamćenja, ali činjenica da se institut za istraživanje mozga nalazi na Šalati spada u semantičko pamćenje. Oštećenje hipokampusa značajno oštećuje epizodičko pamćenje tj. mogućnost zapamćivanja novih informacija, dok su različiti aspekti semantičkog pamćenja tipično sačuvani. Semantičko pamćenje očigledno je u mozgu višestruko reprezentirano tako da je svaka takva reprezentacija povezana s modalitetom putem kojeg je to znanje dobiveno. Ova činjenica temelji se na analizi ponašanja bolesnika koji imaju žarišna oštećenja sljepoočnog režnja, a pokazuju selektivno oštećenje za navođenje obilježja npr. životinja i biljaka, kad bi im se rekla njihova imena. Nasuprot tome, kad bi im se prikazale slike tih istih životinja i biljaka, oni odmah znaju navesti njihova obilježja. Zbog ovakve višestruke reprezentiranosti semantičko je pamćenje manje zahvaćeno oštećenjem različitih dijelova limbičkog sustava. Semantičko pamćenje je izgleda organizirano kao složena mreža međusobno povezanih koncepata, i to tako da su koncepti koji dijele puno istih zajedničkih obilježja bolje povezani od onih koji dijele manje zajedničkih obilježja. Npr. pas i lav se oba kategoriziraju kao životinje jer dijele zajedničke obilježja kao što su biti živ, biti pokretan, moći se razmnožavati, ali se mogu i razlikovati međusobno jedan od drugog npr. po obilježjima pripitomljenosti, veličine i oblika. Koncepti i asocijacije koje čine semantičko znanje nalaze se transmodalnim arejama moždane kore.
Nasuprot deklarativnom, nedeklarativno pamćenje je 'automatsko', jer ne ovisi o svijesti, pažnji, ni spoznajnim funkcijama tj. stupnju znanja, a u amnestičnih bolesnika je obično sačuvano. Iskazuje se poboljšanim izvođenjem određenih zadataka i polako se kumulira tijekom brojnih pokušaja (npr. hodanje, zakapčanje gumba, učenje gramatike), a temelji se na plastičnosti samih osjetnih i motoričkih sustava (kao posljedica toga, može se izvrsno proučavati i na različitim modelima, bilo u kralježnjaka ili dapače beskralježnjaka). Kod viših vrsta bitno je uočiti da se brojnim ponavljanjima deklarativnog sadržaja pamćenja ono pretvara u nedeklarativno pamćenje, što je posredovano kortikostrijatalnim putovima. Npr. učenje upravljanja automobilom najprije uključuje lingvistički proces svjesnog deklariranja (izgovaranja naglas ili 'u sebi') radnji koje je potrebno izvršiti, a ponavljanjem ono prelazi u nesvjesnu motoričku aktivnost. U nedeklarativno pamćenje spadaju motoričke, percepcijske i kognitivne vještine i navike, razina adaptacije, 'priming' (sposobnost dovršenja prethodno prikazane slike ili riječi; zanimljivo je da bolesnici s globalnom, limbičkom amnezijom, imaju ovu sposobnost sačuvanu, usprkos negiranja da su ikad prije vidjeli testirane slike ili riječi), te asocijativni (koji nastaju kao odgovor na spregu dvaju ili više događaja, a dijele se na jednostavno ili klasično i operantno kondicioniranje) i neasocijativni (koji nastaju iz iskustva sa samo jednom vrstom događaja, a dijele se na habituaciju, senzitizaciju i 'imprinting') oblici učenja.
Nalaz neoštećenog kratkotrajnog pamćenja u bolesnika H.M. posljedica je činjenice da je morfološki supstrat kratkotrajnog pamćenja u asocijativnim područjima neokorteksa, pa je onda moguća i tzv. obrnuta disocijacija, tj. slabo kratkotrajno uz očuvano dugotrajno pamćenje. Prvi slučaj koji je potvrdio navedenu pretpostavku opisali su Warrington i Shallice 1969. godine, a kasnije su opisani i drugi slični slučajevi. Radilo se o bolesniku K.F. koji nakon pada s motocikla nije mogao zapamtiti niti dva broja (a kod ponavljanog testiranja jedva i jedan) ili dva slova (normalni opseg kratkotrajnog pamćenja je oko 6-7 riječi ili brojeva), iako je njegovo dugotrajno pamćenje za svakodnevne događaje bilo normalno (npr. mogao se bez poteškoća prisjetiti 9 od 10 asocijacija nakon razdoblja od 6 sati).
Koliko je vremena potrebno funkcionalno sposobnom (neoštećenom) hipokampusu za izvršenje konsolidacije, tj. pretvorbe kratkotrajnog u dugotrajno pamćenje? Drugim riječima, koliko je razdoblje nakon stjecanja iskustva, poslije kojega oštećenje hipokampusa ne bi oštetilo prisjećanje? U eksperimentima koje su prije petnaestak godina izvršili Zola-Morgan i Squire približili smo se sasvim blizu odgovoru na ovo pitanje. Majmuni su trenirani odgovarati na zadatak povezivanja objekata, tako da su im bili predstavljeni slučajni parovi različitih objekata, ali je samo jedan od objekata bio povezan s nagradom u obliku hrane. Objekti su bili u skupinama od po 20, a skupine su bile pokazivane u različitim razmacima s obzirom na vrijeme izvršenja operacije: na razmaku od 16, 12, 8, 4 i 2 tjedna prije obostranog odstranjenja hipokampusa, girusa dentatusa i entorinalnog korteksa. Rezultat je bio slijedeći: objekte koje su majmuni naučili razlikovati 2 do 4 tjedna prije lezije, prepoznavali su samo slučajno. Dakle, u ovim slučajevima hipokampalne strukture nisu bile dovoljno dugo intaktne nakon pokazivanja podražaja da bi bile zapamćene. Nasuprot tome, oni majmuni kojima je načinjena navedena operacija 8 i 12 tjedana nakon naučenog raspoznavanja izvodili su jednako točno zadatak kao i kontrole. To znači da je hipokampusu bilo potrebno 6-8 tjedana da bi pohranio, tj. konsolidirao naučeni odgovor u druge dijelove korteksa i tako ga učinio neovisnim od hipokampalnih struktura. Početno se kodiranje informacija koje stižu iz multimodalnih asocijativnih područja putem parahipokampalnih aferentnih vlakana događa unutar hipokampalnih krugova za vrijeme kad se snime theta sinaptički potencijali (već u svom originalnom članku iz 1954. godine kad su otkrili ritmičku sporu aktivnost, tj. theta ritam, Green i Arduini opisali su da oštećenje septalnih jezgara dokida hipokampalni theta ritam), dok se konsolidacija nakon toga događa u neuronskim krugovima unutar i izvan hipokampusa za vrijeme oštrih valova. Za vrijeme eksplorativne aktivnosti (theta valovi) putem neurona površnih slojeva entorinalnog korteksa informacije se prenose u iz neokorteksa u hipokampus, dok se za vrijeme konzumatornog ponašanja i sporovalnog spavanja (oštri valovi) sinhroniziranim izbijanjem 'autoasocijatinog matriksa' Schafferovog sustava povratnih kolateralnih veza neurona CA3 područja (jedan CA3 neuron može davati i po desetak kolaterala!), te CA1 i subikularnog područja, signali preko dubokih slojeva entorinalnog korteksa prenose natrag u neokorteks (tj. hipokampalna autoasocijativna mreža se 'prazni' u neokorteks u kratkom razdoblju - tzv. 'hipokampalna kompresija vremena').
Pod amnestičnim pacijentom obično se podrazumijeva čovjek s oštećenim anterogradnim pamćenjem, jer je isključivo retrogradna amnezija izuzetno rijedak fenomen. Tako u više od 1000 dobro dokumentiranih slučajeva traume glave nije pronađen niti jedan slučaj retrogradne amnezije kojeg nije pratila i anterogradna amnezija. Zapravo postoji samo jedan dobro opisan i dokumentiran slučaj isključivo retrogradne amnezije, kod kojeg je došlo do oporavka anterogradnog, ali ne i retrogradnog pamćenja. Ovaj 36-godišnji čovjek imao je 1981. godine otvorenu frakturu lubanje desnog parijetookcipitalnog i sljepoočnog područja uz kompresiju lijevog mezencefalona u području tentorijalnog otvora. Nakon operacije najznačajniji nalaz na CT snimci bio je uski tračak smanjene gustoće tkiva koji se protezao od ventralnog tegmentalnog područja do pontomezencefaličke granice, a uključivao je i fasciculus medialis telencephali (medial forebrain bundle). Nakon dvije godine od operacije došlo je do potpunog oporavka anterogradnog, ali ne i retrogradnog pamćenja (što je inače uobičajen slučaj u amnestičnih pacijenata), jer je on i dalje tvrdio da je star između 16 i 18 godina i nije se mogao sjetiti niti da je oženjen, niti da ima djecu, niti prijašnjih zaposlenja. Ova vrst poremećaja pamćenja nazvana je mezencefalička amnezija.
Osim limbičke i mezencefaličke amnezije, i oštećenja nekih drugih struktura mozga mogu dovesti do amnezije. Najčešća je tzv. diencefalička amnezija: oštećene strukture su mamilarna tijela i mediodorzalna (ponekad i prednja) jezgra talamusa. Uzrok poremećaja obično je Korsakovljev sindrom, stanje koje najčešće nastaje uslijed kroničnog alkoholizma i posljedičnog manjka vitamina skupine B, no može to biti i poremećaj cirkulacije, koloidna cista trećeg ventrikla ili tumor. Poremećaji pamćenja u ovim slučajevima nastaju zbog oštećenih procesa pažnje, nerazumijevanja značenja riječi i drugih procesa koji se odvijaju u tijeku učenja, a ne zbog nemogućnosti prisjećanja. Zato bolesnici s diencefaličkom amnezijom uče vrlo sporo, ali ono što nauče teško zaboravljaju (za razliku od bolesnika s oštećenjem hipokampusa koji zapravo uče brzo, ali brzo i zaboravljaju). I kod diencefaličke amnezije je anterogradna amnezija puno jača nego retrogradna, što potvrđuje da se mehanizmi za prizivanje u svijest davnih događaja razlikuju od mehanizama koji posreduju svježije događaje. I ovi pacijenti imaju normalan 'priming'.
Do amnezije također može dovesti i oštećenje bazalnog telencefalona (najčešći uzrok degeneracije neurona bazalnog telencefalona je Alzheimerova bolest, no to može biti i npr. ruptura aneurizme prednje komunikantne arterije). Jedino oštećenje medijalne septalne jezgre dovodi do direktnog i jasnog oštećenja pamćenja (jer medijalna septalna jezgra aktivira hipokampus), dok oštećenja drugih dijelova bazalnog telencefalona samo posredno i slabije oštećuju ovaj proces.
Entorinalna moždana kora i hipokampus su među najranije zahvaćenim strukturama mozga patoanatomskim promjenama za vrijeme Alzheimerove bolesti, a obrazac deficita pamćenja sličan je onome nakon hipokampektomije, tj. onome u bolesnika s globalnom amnezijom. Razlog tome je činjenica da neuropatološke promjene (neurofibrilarna degeneracija i odlaganje beta-amiloida) dovode do prekida veza između entorinalno-hipokampalnih struktura s neokortikalnim područjima (diskonekcijski sindrom). Zato je slabljenje zapamćivanja najraniji, najizraženiji i najstalniji znak Alzheimerove bolesti. U prvom, ranom stadiju karakterističan je gubitak epizodičkog pamćenja, naročito usvajanja novih sadržaja, što je praćeno i progresivnom deterioracijom prisjećanja već usvojenih epizodičkih sadržaja. Poteškoće u pronalaženju prave riječi (anomička disfazija) u tijeku spontanog govora obično su prvi karakteristični znak uslijed čega pacijent zaobilaznim putem nastoji reći što je naumio (pa nastaje logoreja). U drugom stadiju, sposobnosti učenja, prepoznavanja najbliže okolice i rodbine, te semantičko pamćenje postaju sve jače zahvaćene (uslijed difuznih oštećenja brojnih, prvenstveno asocijativnih neokortikalnih područja s pohranjenim semantičkim sadržajima), dok pamćenje davnih događaja ne mora biti u potpunosti izgubljeno (za utvrđivanje poremećaja semantičkog poremećaja najkorisnijim se pokazao test u kojem se pacijentu kaže da nacrta sat: tipične konceptualne greške u crtanju sata u osoba oboljelih od Alzheimerove bolesti uključuju sat nacrtan bez brojeva ili su brojevi krivo raspoređeni, neispravno crtanje kazaljki ili pisanje stvarnog vremena brojkama umjesto crtanja kazaljki i slično, što sve ukazuje da su obilježja koja karakteriziraju sat i značenje samog sata kao pokazivača vremena u njih izgubljeni). Još uvijek je dobro sačuvano proceduralno pamćenje tj. pacijent zadržava sposobnost učenja novih motoričkih obrazaca. U posljednjem, trećem stadiju, deklarativno pamćenje je u potpunosti izgubljeno (i epizodičko i semantičko), a također se počinje gubiti i proceduralno.
Uloga amigdaloidnog kompleksa jezgara, u novije je vrijeme ponovno ispitana selektivnim odstranjivanjem u majmuna. Iako je jedno kraće vrijeme (do konca 80-tih) vladalo mišljenje da i amigdala igraju podjednako važnu ulogu u pamćenju kao i hipokampus, 1989. godine je Zola-Morgan sa suradnicima potvrdio izvorni nalaz Narabayashija iz 1963. godine, odnosno da potpuno i obostrano odstranjenje amigdala ne dovodi u majmuna do nikakvog značajnijeg oštećenja pamćenja. Inicijalno je do ove 'zabune' vjerojatno došlo jer su teža oštećenja pamćenja u eksperimentalnih životinja kojima su odstranjena i amigdala i hipokampus, u odnosu na one kojima je odstranjen samo hipokampus, bila rezultat oštećenja korteksa (što je pri takvim operacijama teško izbjeći), a ne amigdala. Dodatna potvrda dobivena je snimanjem metaboličke aktivnosti mozga pomoću radioaktivno obilježene 2-deoksi-D-glukoze u majmuna. U nizu vidnoprostornih zadataka odgođenog odgovora vidjela se utilizacija glukoze, između ostalog, i u području hipokampalne formacije, ali ne i amigdala.
Za razliku od hipokampalne formacije koja prima aferentna vlakna iz hetero- i transmodalnih dijelova moždane kore, amigdala imaju veze samo sa uni- i heteromodalnim dijelovima asocijativnog korteksa, tj. primaju manje 'prerađene' osjetne informacije. Najvažnije uloge amigdaloidnog kompleksa jezgara mogu se sažeti u asociranje između različitih modaliteta i asociranje između podražaja i nagrade (samo pri ponovljenim susretima s podražajem).
Istovremeno oštećenje i hipokampusa i amigdala naziva se Klüver-Bucy sindrom, prema autorima koji su ga 1937. godine prvi opisali kod majmuna. Sindrom se u čovjeka, pored izražene amnezije, sastoji od gubitka osjećaja straha (u 100% slučajeva), oralnog ispitivanja objekata (u 98% slučajeva), hiperseksualnosti (79%), obraćanja pažnje na svaki vidni podražaj (hipermetamorfoze) (77%), gubitka svake emocionalnosti (74%), vidne agnozije i hipoemocionalnosti (42%) i bulimije (u 28% slučajeva). U novije je vrijeme pomoću modernih metoda slikovnog prikaza aktivacije mozga utvrđeno da oštećenje naročito lijevog amigdaloidnog kompleksa jezgara remeti prepoznavanje i prosudbu intenziteta straha iskazanog izrazom lica (iako sposobnost prepoznavanja dotičnog lica ostaje sačuvana).

4.5. Mreža izvršnih funkcija i nadzora ponašanja s epicentrima u lateralnom prefrontalnom i orbitofrontalnom korteksu

Čeoni režnjevi mozga čovjeka doživjeli su tijekom filogeneze zadivljujuće povećanje, te zauzimaju otprilike trećinu moždane kore. Korteks čeonog režnja može se podijeliti na 3 funkcionalna područja: 1) 'Motoričko-premotoričko' koje uključuje BA4 i 6, suplementarnu motoričku areju (medijalni dio BA6), čeona polja za očne pokrete (lateralni dio BA6), te dijelove area Broca (BA44). U zavisnosti od točne lokalizacije, oštećenje ovog područja dovodi do slabosti mišića i promjene mišićnog tonusa (sve do fleksijskih kontraktura), oslobađanja primitivnih refleksa (hvatanja, sisanja, itd.), inkontinencije, akinezije, mutizma, aprozodije, apraksije, Broca afazije i nekih motoričkih komponenti sindroma jednostranog zanemarivanja; 2) 'Paralimbičko' područje smješteno je u ventralnim i medijalnim dijelovima čeonog režnja i sadrži korteks prednjeg cinguluma (BA23 i 32), ravnog girusa (BA25) i stražnjeg orbitofrontalnog područja (BA11-13); 3) 'Heteromodalno' područje je najopsežnije, a obuhvaća BA9 i 10, prednje dijelove BA11 i 12, te BA45-47. Ovo područje ima dvosmjerne veze sa svim drugim heteromodalnim, te gotovo svim unimodalnim, paralimbičkim i limbičkim arejama moždane kore. Kao i u slučaju parijetotemporalnog heteromodalnog korteksa, i ovdje su neki neuroni selektivno osjetljivi na jedan ili samo neke modalitete, a 'pomiješani' su s onima najbrojnijima što imaju multimodalna obilježja. Izrazi 'prefrontalni korteks' i 'sindrom čeonog režnja' zapravo se odnose samo na paralimbičke i heteromodalne dijelove čeonog režnja.
Vjerojatno prvi dobro dokumentirani opis selektivnog oštećenja čeonog režnja u čovjeka bio je slučaj Pineas Gagea kojega je 1868. godine opisao Harlow. Gage je bio pouzdan predradnik u izgradnji bostonske željeznice. Prilikom utiskivanja baruta u zemlju pomoću željezne šipke, zbog prejake kompresije baruta, došlo je do eksplozije zbog koje mu je katapultirana željezna šipka prošla kroz čeone režnjeve mozga. Po preživljavanju ovog incidenta, Gage je iskazivao dramatične promjene u razmišljanju i osobnosti, iako su mu osjetno-motoričke funkcije ostale relativno sačuvane. Inspiriran Golzovim eksperimentima kirurške ablacije neokorteksa psa iz 1890. godine, Burkhardt je 1892. godine odstranio različite dijelove korteksa u 6 schizofrenih bolesnika s halucinacijama, no zbog kriticizma medicinskih autoriteta njegovog vremena se do 1935. godine 'psihokirurške' operacije uglavnom više nisu izvodile. Te su godine Jakobsen i Fulton objavili da su nakon oštećivanja prefrontalnog i frontalnog korteksa (lobotomije) uspjeli agresivne čimpanze učiniti mirnima (štoviše, u njih više nisu mogli izazvati eksperimentalnu neurozu), a Penfield je opisao učinke desne prefrontalne lobektomije koju je načinio svojoj sestri. Nakon akutnog postoperativnog razdoblja, on je uočio da su njene sposobnosti planiranja i brzine razmišljanja postale vrlo ograničene, iako su joj socijalne vještine i druge kognitivne sposobnosti ostale relativno sačuvane. Pa ipak, i pored ovih 'nuspojava', neki su liječnici i kirurzi bili oduševljeni navedenim postupkom. Misleći da će time ukloniti paranoju i opsesivno-kompulzivni poremećaj ('rekurentne obrasce misli') u svojih bolesnika, Moniz i Lima razvili su kiruršku proceduru 'leukotomiju' koja je, nakon trepanacije lubanje na nekoliko mjesta, obuhvaćala bilateralno presijecanje vlakana koja povezuju prefrontalni korteks s talamusom (pedunculus frontalis thalami). Iako je paraplegični Moniz (nakon što ga je u leđnu moždinu nastrijelio bivši pacijent), nedugo zatim otišao u mirovinu, ovaj je postupak doživio veliku popularizaciju zahvaljujući Freemanu i Wattsu (tzv. 'Freeman-Wattsova standardna procedura'). Kad je Watts razočaran u učinke operacije prekinuo suradnju s Freemanom, 1945. godine je Freeman razvio tzv. 'ice-pick' lobotomiju transorbitalnim pristupom koja se vršila i bez hospitalizacije, a trajala je svega nekoliko minuta. Tako je samo u Americi, u razdoblju od 1939-1951. godine, napravljeno više od 18000 lobotomija. Operacija je u to vrijeme predstavljala 'idealno rješenje' za sve oblike 'problematičnog ponašanja' (tako su se 'liječili' čak i kronični bolni sindromi jer je nakon lobotomije nestajela zabrinutost zbog boli). Npr. radila se zatvorenicima, rođacima koji su zbog raznoraznih razloga proglašavani neuračunljivima ili nepodobnima (Rosemary Kennedy, sestra američkog predsjednika Johna Kennedyja; Rose Williams, sestra američkog pisca Tenessee Williamsa), pobunjenicima, političkim protivnicima (npr. holivudskoj glumici Frances Farmer koja je simpatizirala komunizam), itd..
Raspon promjena ponašanja koje se vide u lobotomiranih bolesnika vrlo je velik. Većina bolesnika izgube spontanost, sposobnost planiranja, procjene, odgode nagrade (ugode), kajanja, apstraktnog mišljenja, kreativnosti, rješavanja problema, mentalne fleksibilnosti (nastupa pretjerana konkretnost i vezanost za podražaj), osjećaj jastva, sposobnost izvršavanja pravilnog redoslijeda radnji odnosno praćenja instrukcija, donošenja strateških odluka temeljenih na pristupu različitim rizicima, mogućnost istovremene pozornosti za više različitih događaja i mijenjanje žarišta koncentracije, kapacitet usvajanja konteksta i složenih situacija, neotpornost na distrakciju i interferenciju, inhibiciju neposrednih odgovora na podražaje, itd.. Zbog navedenih učinaka, početkom pedesetih godina su se ovakve operacije prestale izvoditi. Ipak, u nekim zemljama je za radikalnu kontrolu nasilnog ponašanja lobotomija i danas dopuštena metoda.
Iako izraz 'frontalni sindrom' obuhvaća cijeli raspon navedenih promjena ponašanja, svaki bolesnik može imati različitu raspodjelu i intenzitet izraženih deficita. Specifični obrazac deficita u svakog pojedinog bolesnika određen je mjestom, veličinom i prirodom oštećenja, kao i vremenskim tijekom oštećenja, te osobnošću prije oštećenja.
U skladu sa slučajevima iz kliničke prakse, sindrom čeonog režnja može se grubo podijeliti u dva tipa. U frontalnoj abuliji prevladava gubitak sposobnosti izvršavanja voljnih radnji, nedostatak kreativnosti, znatiželje i inicijative, pa nastaje apatija (nedostatak želja i emocionalna neosjetljivost). Odgovorno oštećenje nalazi se većinom u dorzolateralnom dijelu čeonog režnja (tj. dijelovima čeonog režnja koji se sastoje od heteromodalnog korteksa).
U sindromu frontalne disinhibicije bolesnik pokazuje dramatičnu impulzivnost, zajedno s gubitkom sposobnosti prosuđivanja, uvida i predviđanja. Disocijacija između relativno intaktnih 'intelektualnih spoznajnih' funkcija s jedne, i dramatično promjenjenog načina ponašanja i emocionalnih reakcija s druge strane, može biti vrlo izražena. Tako je, primjerice, opisan slučaj 63-godišnje žene koja je, nakon operacije meningeoma u olfaktornom području, započela intimne odnose s potpunim strancima, čak i s jednim koji je upravo izašao iz zatvora. Kad je upitana zašto to čini, ona se složila da takvo ponašanje nije pametno, ali da si ne može pomoći jer je 'izgubila kočnice'. Bolesnica nije promijenila ponašanje čak ni kad joj je dotični ukrao njene stvari i prenio spolnu bolest. Prilikom neuropsihološkog testiranja, tzv. 'frontalne kognitivne zadatke' rješavala je normalno (npr. Lurijine motoričke slijedove, test sortiranja karata, itd.). Postoperativne radiološke snimke pokazivale su da je operacijom oštećen samo orbitofrontalni korteks, dok su dorzolateralna područja moždane kore bila intaktna. U skladu s ovim i mnogim drugim slučajevima može se zaključiti da oštećenje orbitofrontalnih i medijalnih čeonih areja (tj. dijelova čeonog režnja koji se sastoje od paralimbičkog korteksa) dovode pretežno do sindroma disinhibicije. Obrnutim slijedom, može se definirati orbitofrontalni korteks i druge paralimbičke komponente čeonog režnja kao transmodalne čvorove za povezivanje misli, zapamćenih sadržaja i iskustava s odgovarajućim emocionalnim i visceralnim stanjima. U diferencijalnoj dijagnozi je najvažnije razlikovati abuliju od depresije,a sindrom disinhibicije od manije.
'Radnim pamćenjem' nazivamo onu vrst pamćenja što je aktivna tek u kratkom vremenskom razdoblju (obično nekoliko sekundi, npr. upamćivanje i nazivanje telefonskog broja). Uloga neurona dorzolateralnog prefrontalnog korteksa u radnom pamćenju otkrivena je snimanjem aktivnosti ovih neurona u majmuna prilikom testa odgođenog odgovora. U testu majmun fiksira središnju točku monitora i uvježba se da tu točku i dalje fiksira tijekom kratkotrajne pojave podražaja u nekom drugom dijelu vidnog polja i razdoblja odgode nakon prikazivanja podražaja (3-5 sekundi). Da bi dobio nagradu, tek potom majmun pogled usmjeri u onu točku vidnog polja u kojoj se prethodno pojavio podražaj. Snimljena aktivnost prefrontalnih neurona pokazuje da je ovakvo usmjeravanje pogleda majmuna vođeno isključivo kratkotrajnim pamćenjem mjesta na kojem se podražaj pojavio. Ovi prefrontalni neuroni dakle imaju 'memorijska polja', što se definiraju kao oni položaji podražaja u vidnom polju na koje određeni neuron reagira najvećom frekvencijom okidanja, tj. kodira samo tu prostornu točku vidnog polja. Nakon pojave i nestanka podražaja u svom 'memorijskom polju', takav neuron ostaje tonički aktivan tijekom razdoblja odgode, a potom se njegova aktivnost naglo prekida. Štoviše, prilikom pojave podražaja u dijametralno suprotnoj točci vidnog polja, aktivnost ovog neurona je inhibirana. Budući da neuroni prefrontalnog korteksa s ovakvim svojstvima pokazuju selektivnu aktivnost za vrijeme inhibicije odgovora u zadacima odgođenog odgovora, oni vjerojatno igraju i ključnu ulogu u inhibiciji impulsa koji nisu prikladni za kontekst. Proširujući navedene rezultate može se pretpostaviti da se posredovanjem radnog pamćenja reprezentacije mnogobrojnih vanjskih događaja i internih fenomena mogu istovremeno i interaktivno procesirati na način da se središte pozornosti mijenja od jednog do drugog. No, radno pamćenje nije uključeno samo u prostornu pozornost kao što je to ovdje ilustrirano, nego i u sve druge vidove kognitivne i lingvističke obrade informacija. Stoga se, poopćavajući navedeno, može zaključiti da je radno pamćenje odraz sposobnosti moždane kore da u svijest prizove upamćene sadržaje i u odsutnosti podražaja (apstraktno mišljenje), što je vjerojatno jedan od najvažnijih evolucijskih napredaka moždanog ustrojstva, jer ono pomoću isključivo mentalne manipulacije omogućuje povezanost i kontinuitet prošlih iskustava i trenutnih djelovanja. Mogućnost 'vrtenja' alternativnih scenarija događaja promovira kontekstualnu fleksibilnost, predviđanje i planiranje radnji s obzirom na prostor i vrijeme.
Mnogi neuroni čeonog režnja koji se aktiviraju vidnim podražajima imaju manju specifičnost za boju, veličinu ili orijentaciju podražaja, nego za njegovu biološku važnost. Naime, neki prefrontalni neuroni koji živahno odgovaraju na podražaj povezan s nagradom mogu promijeniti svoj odgovor kad isti podražaj bude povezan s neugodnim ili neutralnim ishodom. Ovakvi odgovori neurona prefrontalnog korteksa vjerojatno pomažu uspostavljanju subjektivne realnosti koja je osjetljiva na važnost podražaja, a ne na njegova površinska svojstva.
S obzirom na strukturu, veze i funkcije, lako se uočava da je korteks čeonog režnja čovjeka toliko heterogen i složen da ni jedan pojedinačni opis ne može objasniti sve njegove uloge u ponašanju. U pokušaju da se to ipak učini, prefrontalni korteks može se konceptualizirati kao mjesto na kojem konfluiraju dvije goleme mreže: jedna za radno pamćenje, izvršne funkcije i pozornost, tj. kontrolu djelovanja (s transmodalnim epicentrima u prefrontalnom i stražnjem parijetalnom korteksu), i druga za kontrolu ponašanja (s transmodalnim epicentrima u prefrontalnom korteksu i orbitofrontalnom paralimbičkom korteksu). Mediodorzalna jezgra talamusa i glava kaudatusa su dodatne neophodne komponente obiju mreža.
Budući da zbog ostvarivanja ponašanja prikladnog kontekstu prefrontalni korteks orkestrira svim drugim kortikalnim mrežama i međumrežnim interakcijama, njegova ozljeda ne rezultira očiglednim deficitima kao što je to slučaj u drugim mrežama, već deficitom u nadzoru nad ponašanjem koje nije apsolutno već zavisno od situacije. Stoga se klinički uočljivi deficiti obično vide tek nakon masivnog obostranog oštećenja, a samo katkad i nakon opsežnijeg jednostranog oštećenja (promjene ponašanja mogu biti tako suptilne da su uočljive samo osobama koje dobro poznaju osobnost bolesnika prije oštećenja). I ovdje se uočava lateralizacija kortikalnih funkcija, jer nakon oštećenja lijeve hemisfere može nastati sindrom abulije, dok jednostrano oštećenje desne hemisfere može prouzročiti disinhibirano ponašanje.
Mnogobrojne su teorije koje povezuju oštećenje razvitka mreža prefrontalnog korteksa s nastankom autističnih poremećaja u djece: autizma, Aspergerovog sindroma (po definiciji slabije izraženog oblika autizma kod kojeg su kognitivne funkcije manje oštećene, a govor nije poremećen) i 'high-functioning' autizma (najblaži oblik). Iako je raspon autističnih poremećaja velik, sve ih u manjoj ili većoj mjeri karakteriziraju otežana socijalna interakcija i komunikacijske sposobnosti, ponavljajući obrasci ponašanja i ograničen interesi. Otežana socijalna interakcija u autista se odražava kroz repetitivni, stereotipni ili idiosinkratični govor, nedostatak empatije tj. gubitak anticipacije za emocije, intencije i djelovanje drugih, ali i vlastito djelovanje (ali s neoštećenom sposobnošću za izvršavanje pokreta), ograničeni repertoar ponašanja, deficit u mijenjanju ciljeva od lokalnog prema globalnom procesiranju. Jedan od najkarakterističnijih znakova pri utvrđivanju autističnog poremećaja u djece je nesposobnost za zamjenu uloga u igri (poremećeno doživljavanje vlastitog ja), odnosno nemogućnost transformacije objekata (npr. za razliku od normalnog trogodišnjaka, autistično dijete neće uzeti bananu u ruku i pomoću nje 'telefonirati' ili sjesti naopačke na stolac i 'voziti formulu', niti shvatiti što bi ono tu trebalo napraviti). Činjenica da mnogi od ovih bolesnika imaju iznadprosječnu sposobnost koncentracije i usmjeravanja pažnje na jedno specifično područje od interesa dodatno govori u prilog povezanosti oštećenja prefrontalnih mreža i njihovog ponašanja. Kako abnormalnosti multimodalne integracije dovode do sklonosti lokalnim podražajima, to je procesiranje više specijalizirano za elementarna fizička obilježja podražaja. Primjerice, opisan je autistični dječak koji bi po razbacivanju šibica na pod, u tren oka nepogrešivo ustanovljavao njihov točan broj, npr. 141! Slični su slučajevi dokumentirani i za druge modalitete. Neuropatološki su opisane razne promjene od kojih je možda najvažnija abnormalnost minikolumnarizacije prefrontalnog (naročito BA9) i lateralnog temporalnog korteksa (BA21 i 22).

5. Završne napomene i zaključci

U odnosu na druge životinjske vrste, slijedeća su obilježja ponašanja jedinstvena za čovjeka: lokomocija se temelji na nogama, tako da su ruke oslobođene za druge složene funkcije; palac je odmaknut, a fina motorike šake omogućuje razvitak oruđa i tehnologija; govor i jezik podloga su naprednih oblika komunikacije i simboličkog mišljenja: razvijene socijalne interakcije i kultura (što su dovele do podjele posla u društvu, te kontrole seksualnih nagona i agresije); produljeno razdoblje odrastanja; individualni umjetnički i duhovni izričaj. Sva navedena obilježja izravno ovise o moždanoj kori, pa se i neurobiologija ponašanja čovjeka u najvećem dijelu odnosi na proučavanje moždane kore.
Od epohalnog otkrića da je lijeva hemisfera mozga čovjeka superiorna za jezične funkcije što ga je načinio Broca 1865. godine, otkrivene su i brojne druge strukturalne i funkcionalne asimetrije mozga čovjeka. Svrha asimetrije nije potpuno jasna, ali vjerojatno predstavlja odraz biološke prednosti u smislu koncentriranja kontrole pojedinih dijelova mreža u istoj hemisferi, s ciljem minimaliziranja zaostajanja u procesiranju uslijed prijenosa informacija u suprotnu hemisferu.
Mnogi osjetni doživljaji koji inače aktiviraju asocijativna i transmodalna područja moždane kore nisu dostupni svijesti, dakle utječu na ponašanje iako ih čovjek nije svjesno doživio. Neki dobro poznati i metodama slikovnog prikaza aktivnosti mozga proučeni primjeri su fenomen rezidualnog vida u hemianopsičnih bolesnika, implicitno pamćenje i 'priming' u bolesnika s globalnom amnezijom, odgovori autonomnog živčanog sustava na poznata lica u prozopagnozičara, nesvjesna percepcija feromona i ideomotorno djelovanje.
S obzirom na zadivljujuću složenost moždane kore čovjeka, naročito one čeonog režnja, ne iznenađuje činjenica da različite bolesti, poremećaji i ozljede što zahvaćaju moždanu koru mogu dovesti do iznimno složene simptomatologije. Iako udžbenici neuroznanosti često teže naglašavanju čvrstih i nepromjenjivih odnosa između strukture i funkcije (npr. oštećenje optičkog trakta uvijek dovodi do kontralateralne homonimne hemianopsije), ovakav pristup ponašanju i kogniciji nije zadovoljavajući jer strukturni temelj ovih procesa ima oblik velikih preklapajućih neuronskih mreža organiziranih oko recipročno povezanih kortikalnih epicentara. Pojedini dijelovi ovih mreža mogu se podijeliti na ključna i participirajuća područja. Oštećenja koja nepovratno dovode do nesposobnosti djelovanja u određenoj domeni ponašanja ili kognicije pomažu nam odrediti dijelove mreže koji su neophodni za integritet određene kognitivne domene, a tek aktivacije pojedinih dijelova mozga snimljene funkcionalnim tehnikama slikovnog prikaza u trenutku izvršavanja zadataka povezanih s dotičnom domenom otkrivaju koja još područja mozga sudjeluju u njenom koordiniranom djelovanju. Stoga za dobivanje što potpunije slike odnosa između strukture mozga i ponašanja, treba tradicionalni pristup utemeljen na proučavanju pacijenata s žarišnim oštećenjem mozga povezati s eksperimentalnim podacima dobivenim tehnikama slikovnog prikaza aktivacije mozga (fMRI, PET).

Skini tekst (*.zip)