What constitutes the prefrontal cortex

Introduction

因为非人灵长类研究的限制，以小鼠（大鼠）为模型研究PFC变得越来越广泛。如何将啮齿类动物的研究成果和灵长类动物的研究成果结合是非常关键的，因为PFC的定义随着进化而在不同动物上有着不同概念范围。

The prefrontal cortex gets in the ring

灵长类生物拥有许多与其他生物相比非同源的PFC。

The current, likewise old, definition

• PFC的定义源自于解剖学结构上的，其与功能上的定义之间没有相关性。
• Rose andWoolsey 认为PFC是皮质层的一部分，并且接受丘脑中嗅球的投射。
• 虽然发现MD靶向小鼠额叶皮质的大部分，但其他丘脑核也显示靶向该投射区的大部分。现已证实，MD投射到猫、大鼠、小鼠和恒河猴前额叶皮质外的大脑皮层。丘脑的其他部位也有投射到PFC处。
• 结构或功能相似性不是同源性的自动证据；相似性可能是趋同进化的结果。同源性高也不意味着相似性就高。
• 目前在考量皮质同源性时的标准是胚胎发育、功能特性、特定连接的模式和密度，以及神经活性物质和受体的存在和分布。
• 没有一个单一的标准能够准确地定义不同物种的前额叶皮层。

Parcellation of the prefrontal cortex

• 细胞结构
  • PFC区根据颗粒层，可以分为：颗粒层，不均匀颗粒层，薄颗粒层，无颗粒层。
  • mice和rat的PFC区域面积相对灵长类小，同时只有无颗粒层。
    
• 功能区域
  • 背外侧、背内侧、腹内侧和眶前额叶皮质是常见的功能分区。
    
  • 在灵长类动物中，背外侧额叶区域接收来自MD的投射，而啮齿类动物中的MD并不投射。

Is it meaningful to study the functions of the prefrontal cortex in the mouse or rat?

• 个人观点：首先明确研究灵长类的代价是昂贵的，大范围的高效的研究需要啮齿类模式生物来补充。问题的关键在于：啮齿类的研究能否对灵长类，最终归结于对人类健康有所帮助。现在已经知道，灵长类与啮齿类之间的PFC存在功能共同性，即：虽然结构不同，但执行类似的功能；这就好比基因上的某个蛋白，人和鼠的蛋白结构必然不同，但不妨碍同过对鼠中蛋白的研究来反馈人。同时也要注意，最终的落脚点是人，对于人的研究是最关键的；对于鼠的研究就好像是探索未知时的试金石（好用不贵）。
• It is the behavior, not the cortex, that is selected by evolution。

Functions of the prefrontal cortex and the meaning of cognition

• 对人类和动物的研究表明，大脑额叶区域在认知中起着核心作用。注意力、工作记忆和决策是前额叶皮层的常见认知功能。
• 认知科学的中心意图是将“心理主义”概念与行为数据相结合，并将“思维”带回实验心理学。
• PFC与工作记忆，目标导向行为等有关，同时要注意：目前对PFC以影响学研究其功能的方式时受限的，只局限于背侧。

Concluding remarks

• 我们最近看到了一些革命性的工具，包括转基因工程动物和病毒载体、大规模电生理记录工具，以及行为动物神经活动可视化和操作技术。