Cognitive Control - Ensuring That Goal-Oriented Behaviours Succeed - The Medial Frontal Cortex as a Monitoring System

18 belangrijke vragen over Cognitive Control - Ensuring That Goal-Oriented Behaviours Succeed - The Medial Frontal Cortex as a Monitoring System

Waarom is verslaving zo moeilijk te doorbreken (Garavan)?

  • Schade aan controle door inhibitie is vooral onmiskenbaar wanneer er een groot beroep wordt gedaan op het werkgeheugen.
  • Er bestaat een interactie tussen het werkgeheugen en cognitieve controle (MFC).
  • Wanneer een verslaafde hunkert naar zijn drug, is zijn werkgeheugen belast met het zoeken hiernaar.
  • Onder deze condities is de mogelijkheid tot het monitoren en inhibitie van gedrag beperkt en de kans op terugval vergroot (vicieuze cirkel)

NB Deze vicieuze cirkel moet worden doorbroken, wil een verslaafde van zijn verslaving af kunnen komen. Bijvoorbeeld door het voorschrijven van geneesmiddelen die de MFC-activiteit herstellen naar normaal niveau.

Wat doet cocaïne met cognitieve controle? 

Cocaine gebruikers hadden bij go/no go test (wel/niet op een knop duwen bij het zien van een serie stimuli volgens een gegeven testopdracht):
  • meer neiging om op no-go trials te reageren
  • lagere respons in MFC terwijl ze foute reactie gaven
  • moeite met monitoring van hun prestatie
  • zelfs bij inhibitie-respons een lagere respons in MFC
  • sterkere respons in andere hersendelen (cerebellum; compensatie?)

Wat doet alcohol met cognitieve controle (onderzoek met flankertest)?

Alcohol vermindert de bekwaamheid om toepasselijk te reageren op gevolgen van foutief gedrag en om vervolgens aanpassingen te doen.
  • Hogere cijfers + sneller leren
  • Niets twee keer studeren
  • 100% zeker alles onthouden
Ontdek Study Smart

Wat blijkt uit meta-analyse van 38 fMRI studies naar activatie van hersengebieden wanneer cognitieve taken moeilijk worden?

Mediale frontale cortex is betrokken bij moeilijke taken, waarbij hoge eisen worden gesteld aan prestatie-monitoring, zoals:
  • preresponse conflict
  • beslissingsonzekerheid
  • foute respons
  • negatieve feedback

Activatie is geclusterd in de anterior cingulate regio's (24, 32) en 8 (FEF) en 6 (supplementary motor area).

MFC is een cruciaal gedeelte van een monitoring-systeem; het identificeert situaties waarin cognitieve controle vereist is.

Wat is een hoofdtaak van de mediale frontale cortex?

De hoofdtaak van de mediale frontale cortex is het evalueren van response conflict.

De meningen zijn verdeeld over de rol van de mediale frontale cortex bij cognitieve controle. Noem 3 hypotheses mbt deze rol.

  1. Hierarchisch aandachtsmodel: MFC is de top van een aandacht-hiërarchie (SAS), waarbij de MFC een cruciale rol heeft bij het coördineren van de activiteit van aandachtssystemen voor doelgericht gedrag (Corbetta). 
  2. Fout-detectie hypothese: MFC is betrokken bij het detecteren van fouten; ERN respons wordt gegeven door de MFC (ERN; Dehaene)
  3. Respons conflict monitoring hypothese: De MFC is actief bij hoge mate van responsconflict. Door interacties van MFC met LPFC ontstaat een monitoringssysteem dat het niveau van cognitieve controle kan reguleren. (Cohen)

Wat is response conflict?

Responsconflict is een situatie waarin meer dan één respons actief is. Vaak door een abiguïteit in de stmulus informatie.
De anterieure cingulate monitort het niveau van responsconflict en moduleert verwerking in actieve systemen wanneer het conflict groot is.

Licht de hypothese toe die uitgaat dat MFC een functionele rol heeft binnen een aandacht-hiërarchie.

Binnen deze hypothese wordt de functie van anterior cingulate gezien als die van een executive attention system
Deze functie zorgt ervoor dat het verwerken van informatie in verschillende hersenregio's efficiënt verloopt, gezien de eisen van de actuele taak. 
Deze coördinatie kan verlopen via interactie met de PFC (werkgeheugenbuffers) of de posterior cortex (activatie van specifieke perceptuele module, woordbetekenis, visuele kenmerken, visuele oriëntatie). 

Bij een PET studie naar visuele aandacht moesten deelnemers selectief aandacht besteden aan een visueel kenmerk (vorm, beweging, kleur) of voor deze kenmerken simultaan veranderingen monitoren (verdeelde aandacht).  Welke hersenregio's waren actief bij de verschillende condities?

  • Bij selectieve-aandacht conditie: Verhoogde activiteit in kenmerk-specifieke regio's voor visuele associatie ; bijv. letten op beweging was gecorreleerd met grotere bloeddoorstroming in de laterale prestriate cortex.
  • Bij verdeelde-aandacht conditie: Meest prominente activiteit in anterior cingulate cortex 

Conclusie:
  • Selectieve aandacht veroorzaakt locale veranderingen in die regio's waar informatie over specifieke kenmerken wordt verwerkt.
  • Verdeelde aandacht vereist een hoger aandachtsniveau in de MFC, waarbij simultaan informatie kan worden gemonitord van verschillende modules.

Beschrijf de associatie tussen de MFC en aandacht bij de verb-generation-task (eerste en herhalingsrun).

Deze taak laat zien hoe activatie in MFC verandert als benodigde mate van vereiste aandacht afneemt.

  • Bij eerste run is sprake van semantische generatie, die bij volgende runs steeds meer overgaat in een geheugen-oproeptaak.
  • Bij eerste run: activatie van anterior cingulate (SAS-functie: respons bij nieuwe conditie en moeilijker taak)
  • Bij herhalingsrun: generatie-conditie wordt gemakkelijker, minder SAS nodig

NB Wanneer een nieuwe lijst van zn's wordt gebruikt, stijgt de activatie van de anterior cingulate opnieuw.

De MFC is een cruciaal onderdeel van het monitoringssysteem, waarbij het de situaties identificeert waarbij cognitieve controle vereist is.

Wat zijn beperkingen van het hiërarchie model voor de MFC?

  • Beschrijvend ipv mechanistisch 
  • Geeft aan wanneer de MFC nodig is (bij high attentional demands), maar niet hoe dat verloopt

Wat blijkt uit de ERN studies van Dehaene mbt de werking van de MFC?

De ERN (error-related-negativity) is een ERP (event related potential) component, dat wordt geproduceerd als er een fout wordt gemaakt. Deze respons wordt gemaakt door de MFC. 
 
Wanneer een deelnemer een fout maakt (incorrecte respons) ontstaat vlak nadat de beweging is geïnitieerd dit ERN-signaal. Dit signaal is gelokaliseerd in de anterior cingulate.

NB
  • Dit signaal is afwezig als de deelnemer zich niet bewust is van zijn fout.
  • De grootte van de ERN is gerelateerd aan de intensiteit van de foute respons.

Volgens Cohen (2000) heeft de MFC een kerntaak bij de evaluatie van een responsconflict. Licht deze hypothese toe.

Deze hypothese heeft een soort paraplufunctie voor de monitoring-rol in  eerdere hypothesen (error-detectie; aandacht-hiërarchie):

  • Nieuwe en moeilijke situaties veroorzaken hoge responsconflicten (bijv. bij verb-generation-task: conflict tussen mogelijke alternatieven)
  • Fouten zijn per definitie situaties waarin conflicten bestaan

Volgens Cohen is conflict-monitoring een manier waarbij 'berekend' wordt welke aandachtsresources waar worden ingezet. 
Bijv. wanneer het moitoringsysteem een groot conflict detecteert, is het nodig dat aandacht/waakzaamheid wordt verhoogd. Toename van activiteit in de anterior cingulate kan worden gebruikt om hierbij activiteit in andere corticale regio's te regelen/af te stemmen.

Door event-related fMRI te gebruiken bij een flanker-task zijn de error-detectie en conflict-monitoring hypothesen tegen elkaar afgezet. Wat waren de resultaten?

Bij incompatibel trials (flanking cues wijzen in een andere richting dan de valid target) was de neurale activiteit in de MFC hoger dan bij compatibel trials. Deze toename was ook zelfs aanwezig als deelnemers de juiste antwoorden gaven. 

Conclusie: Op grond van dit resultaat wordt vermoed dat juist de behoefte aan monitoring en niet het optreden van een fout de MFC activeert.

Wat is een mogelijke verklaring voor het onderzoeksresultaat bij de verlengde Strooptaak dat het ACC-signaal lager is bij incongruente trials die vooraf zijn gegaan door een incongruente trial dan wanneer deze vooraf is gegaan door een congruente trial?

MFC moduleert mogelijk de filtering-operaties van de PFC, opdat irrelevante stimuli worden genegeerd.

Toegepast op het onderzoek met de verlengde Strooptaak:
  1. incongruente trial
  2. ACC signaal naar LPFC
  3. sterkere activatie taakdoel in werkgeheugen
  4. irrelevante info beter weggefilterd
  5. vermindering mate van conflict

Uit een event-related fMRI is gebleken dat twee hersenregio's nauw samenwerken (als een tandem) bij cognitieve controle. Welke delen zijn dit?

Laterale Prefrontale Cortex (LPFC)
Mediale Frontale Cortex (MFC)

NB Activatie in de LPFC correleert met activatie van de MFC in de voorafgaande trial.
Bijv. signaal van groot respons-conflict bij een incongruente Stroop-trial leidde tot een sterkere respons in de LPFC.

Recente onderzoeksresultaten lijken de conflict-monitoring hypothese niet te ondersteunen. Welke resultaten zijn dit?

  • Activatie in ACC is meer gekoppeld aan de anticipatie van een proefpersoon op mogelijke fouten dan aan de mate van conflict
  • Patienten met MFC laesies vertonen weinig beperkingen op taken waar cognitieve controle vereist is. Zij vertonen echter niet de normale verandering in arousal, wanneer ze fysiek of mentaal worden uitgedaagd bij een bepaalde taak. Mogelijk dat de MFC autonome activiteit moduleert als respons op de actuele context; dus een vorm van indirecte controle via de hersenstam en niet de PFC.

Wat is naast monitoring een andere hoofdtaak van de MFC?

Planning en controle van motorisch gedrag

De vragen op deze pagina komen uit de samenvatting van het volgende studiemateriaal:

  • Een unieke studie- en oefentool
  • Nooit meer iets twee keer studeren
  • Haal de cijfers waar je op hoopt
  • 100% zeker alles onthouden
Onthoud sneller, leer beter. Wetenschappelijk bewezen.
Trustpilot-logo