SNDROMES NEUROPSICOLGICOS

449REV NEUROL 2001; 32 (5): 449-453

Recibido: 31.01.00. Aceptado tras revisin externa sin modificaciones: 26.05.00.

Servicio de Neurologa. Servicio de Neuropsicologa. (SIREN), CEMIC.Consejo Nacional de Investigaciones Cientficas y Tcnica (CONICET).Universidad de Buenos Aires. Buenos Aires, Argentina.

Correspondencia: Dr. Ricardo F. Allegri. Servicio de Investigacin y Reha-bilitacin Neuropsicolgica (CEMIC). Galvn, 4102. (1431) Buenos Aires,Argentina. Fax: 54 11 4922 9833. E-mail: allegri@jede.net

2001, REVISTA DE NEUROLOGA

PREFRONTAL CORTEX IN MEMORY AND ATTENTION

Summary. Introduction. The role of the prefrontal cortex still remains poorly understood. Only after 1970, the functions ofthe frontal lobes have been conceptualized from different points of view (behaviorism, cognitivism). Development. Recently,different parallel circuits connecting discrete cortical and subcortical regions of the frontal lobes have been described. Threeof these circuits are the most relevant to understanding of behavior: the dorsolateral prefrontal circuit, that mediatesexecutive behavior; the orbitofrontal prefrontal circuit, mediating social behavior, and the medial frontal circuit, involvedin motivation. Damage to the frontal cortex impairs planning, problem solving, reasoning, concept formation, temporalordering of stimuli, estimation, attention, memory search, maintaining information in working memory, associative learning,certain forms of skilled motor activities, image generation and manipulation of the spatial properties of a stimulus, metacognitivethinking, and social cognition. Several theories have been proposed to explain the functions of the prefrontal cortex. Currently,the most influential cognitive models are: the Norman and Shallice supervisory attentional system, involved in non-routineselection; the Baddeley working memory model with the central executive as a supervisory controlling system, in whichimpairment leads to a dysexecutive syndrome; and the Grafmans model of managerial knowledge units, stored as macrostruc-tured information in the frontal cortex. Conclusion. The prefrontal cortex is essential for attentional control, manipulation ofstored knowledge and modulation of complex actions, cognition, emotion and behavior. [REV NEUROL 2001; 32: 449-53][http://www.revneurol.com/3205/k050449.pdf]Key words. Attention. Behavior. Cognition. Frontal. Memory.

La corteza prefrontal en los mecanismos atencionales y la memoria

R.F. Allegri, P. Harris

INTRODUCCIN

Durante ms de una centuria, el lbulo frontal se ha consideradoun enigma para los cientficos; casi intil segn algunos autoreso el rgano superior de la civilizacin en opinin de otros. Es laadquisicin filogentica ms reciente y una de las ltimas regio-nes en madurar y mielinizarse en el desarrollo ontogentico [1]. Apesar de ocupar entre el 25 y el 33% del total de la corteza, es difcildemostrar las funciones especficas de esta regin.

A partir de la dcada de los 70, las funciones de las regionesprefrontales se han conceptualizado mejor desde numerososabordajes (el cognitivismo y la neurologa del comportamien-to). Los marcos ofrecidos por Shallice [2,3], Goldman-Rakic[4,5], Stuss y Benson [6], Luria y Tsvetkova [7] y Grafman etal [8-10] ejemplifican este esfuerzo. Cada autor describe lasfunciones cognitivas de la corteza prefrontal desde una pers-pectiva diferente.

La lesin de la corteza prefrontal determina los siguientesdficit cognitivos: dificultades en el planeamiento, en el razona-

miento, en la resolucin de problemas, en la formacin de con-ceptos y en el ordenamiento temporal de los estmulos; trastor-nos de la atencin, aprendizaje asociativo, del proceso de bs-queda en memoria y del mantenimiento de la informacin en lamemoria de trabajo; alteracin de algunas formas de habilidadesmotoras, generacin de imgenes, manipulacin de las propie-dades espaciales de un estmulo, metacognicin y cognicinsocial [10].

Recientemente, se han descrito una serie de circuitos querelacionan las regiones del lbulo frontal con las distintas es-tructuras corticales y subcorticales. Esta especializacin regio-nal permite describir bsicamente tres circuitos (Fig. 1) y suscorrespondientes sndromes distintivos cognitivos y conductua-les. La regin dorsolateral interviene en la conducta ejecutiva, laorbitofrontal en la conducta social y la medial en la motivacin[11] (Tabla I).

Existe un grado considerable de interaccin funcional entre lacorteza frontal y las regiones temporal mesial y anterior y dorso-medial talmica; el dao de estas ltimas regiones genera gravestrastornos mnsicos.

ESTUDIOS EN MONOS

La hiptesis de que la corteza prefrontal interviene en la memo-ria proviene de los estudios realizados en monos con extensaslesiones prefrontales (regin del sulcus principalis/corteza dor-solateral) a los cuales se someti a pruebas de respuesta retar-dada y alternancia retardada. Una razn para pensar que los

SIMPOSIO: SNDROMES NEUROPSICOLGICOS ESPECFICOS

Editor: M.V. Perea Bartolom

CONGRESO VIRTUAL DE NEUROPSICOLOGA

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trastornos se deban a fallos en la memoria a corto plazo era quela dificultad aumentaba a medida que se incrementaba el retar-do [12-14]. Fuster [1] aport informacin adicional, pues en-contr que en este tipo de pruebas las clulas del sulcus prin-cipalis aumentaban su descarga durante la etapa del retardo,y relacion esta actividad especficamente con la memoria detrabajo.

En los trabajos de Goldman-Rakic [4,5], la corteza prefrontalfunciona como memoria de trabajo que mantiene activa, tem-poralmente, la representacin de un estmulo (incluyendo sus co-ordenadas espaciales especficas) hasta que sea requerida por unarespuesta. Este autor encontr que la corteza prefrontal contienedistintas clases de neuronas que se encargan, durante la realiza-cin de una tarea, de registrar el estmulo sensorial, de mantenerloen lnea y de liberar la respuesta motora, respectivamente. Asi-mismo, demostr que algunas neuronas corticales prefrontalesaumentan su actividad slo durante el retardo entre la presenta-cin del estmulo y la respuesta; estas clulas se activan exclusi-vamente para codificar una determinada localizacin dentro de lascoordenadas visuoespaciales y no simplemente para la memoriadel estmulo.

El modelo del procesamiento temporal de Fuster [1] basadoen el registro en clulas nicas propone que la corteza prefrontal,si bien tiene numerosas funciones, est involucrada principal-mente en la representacin de la estructura temporal de lasconductas. Fuster considera que, para codificar los aspectostemporales de las conductas, la corteza prefrontal debe com-prometerse en la formacin de contingencias transtemporales.Este autor propone que la corteza prefrontal, interactuando conla corteza posterior, es decir, coordinando redes perceptivascon redes motoras, ejerce la funcin de sintaxis temporal; estoes, bsicamente, la funcin de integrar temporalmente elemen-tos separados (no adyacentes en el tiempo) con el fin de lograruna unidad (gestalt) con un objetivo. Estas operaciones tempo-rales son, segn Fuster [1], nicas de la corteza prefrontal.Numerosos estudios indican que los pacientes con lesionesprefrontales presentan, en especial, problemas con el recuerdodel orden de los eventos, en comparacin con la memoria intac-ta de algn evento en particular.

En los monos, una lesin de la convexidad inferior se carac-teriza por una respuesta perseverativa importante, aparente-mente debida a la incapacidad para suprimir las respuestasautomticas que compiten con la respuesta nueva (la que debe

ser aprendida). Como resultado, aparecen errores en pruebasde memoria inapropiadamente interpretados como trastornosmnsicos frontales.

Las lesiones en la regin periarcuata afectan a la formacin deasociaciones entre los estmulos esteroceptivos y los conjuntosespecficos de respuestas motoras.

ESTUDIOS EN EL HOMBRE

Se han descritos trastornos mnsicos en sujetos con tumores queafectan al lbulo frontal [15]. Sin embargo, los tumores porinfiltracin o compresin de estructuras vecinas a la cortezafrontal, como las reas prosenceflicas basales, o por elevacinde la presin intracraneana, producen cambios patolgicos enreas alejadas.

En los sujetos con sndromes amnsicos por rotura de aneuris-mas de la arteria comunicante anterior [16,17], si bien el daocompromete la regin frontal medial, el mismo se extiende hacialas estructuras prosenceflicas basales (rea septal, ncleo accum-bens y parte del ncleo basal de Meynert), que son las responsa-bles de los trastornos mnsicos.

Los pacientes con lesiones limitadas a la corteza frontal ensentido estricto no son los individuos amnsicos clsicos, pues nopresentan trastornos en el archivo, reconocimiento, o en la sensa-cin de familiaridad. Los dficit aparecen cuando las pruebas dememoria requieren algo ms que recordar o reconocer eventosaislados. As, los pacientes frontales fallan cuando deben recordarel orden contextual de eventos similares [14].

TRASTORNOS MNSICOS EN LESIONESPREFRONTALES (Tabla II)

Algunos autores han caracterizado la funcin del lbulo frontal enla memoria como el compromiso de una clase especial de la mis-ma, mientras que otros autores lo han negado y han intentadodeterminar qu tipo de capacidad cognitiva de la corteza frontalinfluye sobre la memoria.

Tabla I. Sndromes cognitivo-conductuales secundarios a lesiones pre-frontales en el hombre.

Lesin Sndrome

Dorsolateral Disejecutivo

Orbitofrontal lateral Prdida de la conducta social

Singular anterior Alteracin de la motivacin, apata

Tabla II. Memoria en lesiones frontales (Modificada de Stuss et al 1994[26]).

Proceso Localizacin lesional

Amnesia frontal Discutida?

Memoria de trabajo Corteza dorsolateral

Recuperacin/confabulacin Corteza frontal medial

Contexto espaciotemporal Efecto lateralidad (modalidadespecfica)

Metamemoria Frontal sin especificidad

Figura 1. Circuitos frontosubcorticales. Cognicin y conducta.

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Alteracin de la memoria de trabajo

Los pacientes con lesiones del lbulo frontal no muestran deterio-ro en los tests estndares de memoria como en la escala de memo-ria de Wechsler revisada (WMS-R, del ingls Wechsler MemoryScale-Revised), pero s presentan un rendimiento pobre en el n-dice de atencin-concentracin de la WMS-R cuando se evala lamemoria a corto plazo (p. ej., span de dgitos) [18].

Los pacientes leucotomizados realizan bien las pruebas dememoria convencionales, pero que tienen un rendimiento altera-do en el test de Brown-Peterson. En este test se presenta una seriede trigramas consonnticos (JKZ, FVM) que deben ser recorda-dos tras una prueba distractora (interferencia); en cada prueba, lossujetos deben descartar el trigrama precedente y concentrarse enel nuevo [6].

La lesin frontal no deteriora la capacidad de aprender in-formaciones nuevas (memoria a largo plazo), en contraste conlas lesiones que comprometen el lbulo temporal medial o eldiencfalo, las cuales s ocasionan un sndrome amnsico cl-sico. Estos pacientes mostrarn dificultades en el administra-dor o ejecutivo central de la memoria de trabajo, un sistemaatencional altamente selectivo que se generara en las estruc-turas prefrontales. Este hecho corrobora el pensamiento deBaddeley [19,20] acerca de que las lesiones frontales alteran lamemoria de trabajo.

Deterioro del recuerdo libre

Los pacientes con lesiones del lbulo frontal muestran dificul-tades en los tests de recuerdo libre y mejoran significativamenteen los de reconocimiento [21]. Una posible interpretacin deeste fenmeno sera que los tests de recuerdo libre demandanestrategias internas de bsqueda de la informacin que estossujetos no pueden generar por s mismos. El fallo en la estrategiade bsqueda provoca que no se acceda espontneamente al trazomnsico y se genere el olvido. Este ltimo mejora con cual-quier clave o facilitacin semntica (se le facilita externamenteuna estrategia de bsqueda), o reconocimiento frente a una elec-cin mltiple. La ausencia de alteracin en el mecanismo deregistro o archivo lleva a que no se hable de sndrome amnsicoen estos pacientes.

Interferencia proactiva

En estos sujetos aparece una interferencia proactiva importante,es decir, un efecto negativo del aprendizaje previo sobre el nuevoaprendizaje. Esta alteracin puede objetivizarse en pruebas comoel aprendizaje de la lista de palabras tipo Rey, en la cual se leofrece al sujeto una lista de palabras que debe aprender y luego sele da una segunda lista para memorizar; los pacientes con lesiones

frontales evocan equivocadamente palabras de la primera listadurante el recuerdo de la segunda.

Dificultades en la bsqueda de informacin semntica

En los sujetos con lesiones frontales aparecen errores en las prue-bas que involucran la bsqueda o generacin de palabras (anomiade evocacin). En pruebas como la de fluencia verbal, estos indi-viduos tienen dficit significativos, que se relacionan ms fre-cuentemente con lesiones izquierdas.

Metamemoria

La metamemoria, es decir, el conocimiento subjetivo acerca denuestra propia memoria, estara alterada en los sujetos con lesio-nes frontales.

Memoria para contexto temporal

Segn Squire [14], el lbulo frontal recibe y evala varias clasesde informacin que son analizadas concurrentemente por otrasregiones cerebrales para propsitos diversos. La corteza frontalcruza informacin para ser recordada en el contexto apropiado,que es en el correcto ordenamiento temporal y con referencia aotra coincidencia de eventos temporales y espaciales. En el pre-frontal no se archivaran eventos, sino la experiencia acumulativanecesaria para resolver los problemas.

TRASTORNOS ATENCIONALES EN LESIONESPREFRONTALES (Tabla III)

El lbulo frontal siempre se consider importante para las funcio-nes atencionales como la direccin de la atencin, la atencinselectiva y la atencin sostenida.

Direccin de la atencin

La importancia de los lbulos frontales en la direccin de laatencin comenz a delinearse a partir de los estudios de lossndromes de heminegligencias. Mientras los lbulos parietalesintervienen en el aspecto perceptivo de la hemi-inatencin y lasregiones lmbicas en el aspecto motivacional, la regin frontalderecha se ha relacionado con el aspecto motor. Las lesionesprefrontales seran responsables de las negligencias intenciona-les o hemiacinesia [22].

Atencin selectiva

El papel de la corteza prefrontal en la atencin selectiva fue de-mostrado en numerosos trabajos como los de Knight et al [23],quienes estudiaron la respuesta P300 ante nuevos estmulos. Lacorteza prefrontal dorsolateral se ha propuesto como responsabledel control inhibitorio de las respuestas.

Atencin sostenida

Glosser y Goodglass [24] demostraron diferencias significati-vas en el test de rendimiento continuo entre pacientes con daoposterior y aquellos con dao frontal. Los sujetos con lesionesfrontales muestran dificultades en el sostenimiento de la aten-cin.

MODELOS COGNITIVOS, ATENCIN Y MEMORIAEN LA CORTEZA FRONTAL

La sintomatologa de los pacientes con lesin prefrontal puedeinterpretarse segn diferentes modelos: el de un sistema atencio-

Tabla III. Atencin en lesiones frontales (Modificada de Stuss et al 1994[26]).

Proceso Localizacin lesional

Despertar Diencfalo y formacin reticular

Direccin de la atencin rea frontal derecha

Atencin selectiva Corteza dorsolateral derecha

Interferencia Corteza orbitofrontal y ventromedial

Atencin sostenida Corteza frontal derecha

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R.F. ALLEGRI, ET AL

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Norman y Shallice [25] intentaron explicar la funcin de lacorteza prefrontal en la conducta a travs de un modelo de controlatencional (Fig. 2), en el cual las informaciones especficas queingresan del medio externo son requeridas para activar y, sub-siguientemente, determinar una conducta. Con frecuencia, se pre-sentan juntas muchas informaciones y si se activaran varios es-quemas simultneamente se generaran conductas caticas. Sha-llice postul dos mecanismos adaptativos para regular estasituacin: la agenda de arbitraje y el sistema atencional super-visor. El mecanismo llamado agenda de arbitraje opera de for-ma automtica y directa sobre el conjunto de conocimientos quese desencadenan a partir de estmulos del medio externo o interno,y selecciona de acuerdo con prioridades y claves aprendidas pre-cedentemente. Este mtodo es til y efectivo cuando se est frentea rutinas bien conocidas. El segundo mecanismo adaptativo, lla-mado sistema supervisor atencional, opera de forma conscientesobre los estados del conocimiento cuando estos no son rutinarios.El equilibrio entre ambos sistemas atencionales es crtico paramantener las conductas convencionales, sociales y emocionalesen interaccin con el medio. En las lesiones frontales, la agendade arbitraje se mantendra intacta y se alterara el sistema super-visor atencional. De esta manera, los pacientes tienen problemasen el control de las acciones dirigidas hacia un fin y, simplemente,responden de forma automtica lo que les dispara el estmulo(tendencia a la sobrerrespuesta ante las demandas del medio inter-no o externo). Ello hace que los sujetos se comporten mejor ensituaciones familiares que en las no familiares y que no puedanfijar reglas nuevas cuando la fuerza de los estmulos les impulsaa responder de forma familiar y rutinaria, aun cuando esta respues-ta sea inapropiada, dando lugar a la impulsividad y a la alteracinde las conductas.

En 1974, Baddeley y Hitch [19] desarrollaron un modelo de

memoria a corto plazo llamada memoria operativa o de trabajo(Fig. 3). Esta memoria es un espacio de trabajo o buffer, en la cualse mantiene la informacin mientras se procesa para alguna acti-vidad cognitiva. Este sistema se compone de un administrador oejecutivo central y dos sistemas buffer: el bucle articulatorio yla agenda visuoespacial. Los sistemas buffer son dos sistemastemporales empleados en la creacin y uso del material verbal(bucle articulatorio) o visuoespacial (agenda visuoespacial).El componente principal es el administrador o ejecutivo central,un sistema de control atencional que supervisa y ordena la infor-macin proveniente de los dos sistemas buffers y sirve para selec-cionar una parte de la informacin para realizar las pruebas cog-nitivas ms exigentes. El ejecutivo central es responsable de laseleccin de estrategias y del planeamiento, y depende del sistemaprefrontal.

Grafman [8-10] propone el concepto de las unidades admi-nistradoras del conocimiento (UAC), las cuales gobiernan nues-tra cognicin, socializacin y las acciones complejas llamadasfunciones ejecutivas. Desde hace tiempo, en el mbito de lasciencias cognitivas se intenta entender cmo se representa en lamemoria una serie compleja de eventos que ocurren en nuestravida. En este modelo, una unidad de conocimiento representa unnico aspecto o rasgo de informacin (significado de una pala-bra o una forma geomtrica). Estas unidades de conocimiento seinsertan dentro de una estructura mayor: la serie compleja deeventos que contiene diferentes niveles de informacin. Un de-terminado tipo de series complejas de eventos incorporara larepresentacin de experiencias pasadas y la anticipacin de con-secuencias futuras, de manera que se formaran macroestructu-ras del conocimiento. Dichas macrounidades (UAC), que abar-caran la suma total de conocimientos sobre los significados ypropsitos de una serie de eventos, modularan las accionescomplejas (conducta cognitiva, social y emocional) y se archi-varan en la corteza prefrontal.

As, la corteza prefrontal desempea un papel crtico en elcontrol atencional y en el archivo mnsico necesario para super-visar y modular el procesamiento sensitivomotor y las accionescomplejas bsicas de la conducta humana.

Figura 2. Modelo de control atencional (Norman y Shallice, 1986). Figura 3. Modelo de memoria de trabajo (Baddeley, 1974).

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LA CORTEZA PREFRONTAL EN LOS MECANISMOSATENCIONALES Y LA MEMORIA

Resumen. Introduccin. El lbulo frontal, considerado un enigmadurante ms de cien aos, es la adquisicin filogentica ms re-ciente. A pesar de ocupar entre el 25 y el 33% del total de la corteza,resulta conflictivo demostrar las funciones especficas de estaregin. En la dcada de los 70, a partir de los abordajes del cog-nitivismo y de la neurologa del comportamiento, se comenz aconceptualizar las funciones de las regiones prefrontales: el pla-neamiento, el razonamiento, la resolucin de problemas, el orde-namiento temporal de los estmulos, la atencin, la metacogniciny la cognicin social. Desarrollo. Neuroanatmicamente se handescrito una serie de conexiones que relacionan las regiones dellbulo frontal con distintas estructuras corticales y subcorticalesque conforman tres circuitos bsicos, los cuales, al alterarse, de-terminan sndromes cognitivos y conductuales distintivos: de laconvexidad (la conducta ejecutiva), orbitofrontal (la conductasocial) y medial (la motivacin). Cognitivamente, la sintomatolo-ga de pacientes con compromiso a nivel prefrontal tiende a inter-pretarse segn tres paradigmas bsicos: el de un sistema atencio-nal supervisor de Norman y Shallice (1986) que participa enactividades no rutinarias; el de una memoria operativa o de traba-jo de Baddeley (1988), con un sistema ejecutivo central cuya alte-racin determinara los sndromes disejecutivos, y el de unidadesadministradoras del conocimiento de Grafman (1994) almacena-das como memorias en el crtex prefrontal. Conclusin. La cor-teza prefrontal desempea un papel crtico en el control atencionaly en el archivo mnsico necesario para supervisar y modular elprocesamiento sensitivomotor y las acciones complejas bsicas dela cognicin, la emocin y la conducta humana. [REV NEUROL2001; 32: 449-53] [http://www.revneurol.com/3205/k050449.pdf]Palabras clave. Atencin. Cognicin. Comportamiento. Corteza fron-tal. Memoria.

O CRTEX PR-FRONTAL NOS MECANISMOSATENCIONAIS E DA MEMRIA

Resumo. Introduo. O lobo frontal, considerado um enigma du-rante mais de cem anos, a aquisio filogentica mais recente.Apesar de ocupar entre 25 a 30% do total do crtex, conflituosomostrar as funes especficas desta regio. Na dcada dos anos70, a partir das abordagens do cognitivismo e da neurologia docomportamento, comeou-se a conceitualizar as funes das regi-es pr-frontais; o planeamento, o raciocnio, a soluo de proble-mas, o ordenamento temporal dos estmulos, a ateno, a metacogni-o, e a cognio social. Desenvolvimento. Neuroanatomicamente,foram descritas uma srie de conexes que relacionam as regies dolobo frontal com estruturas corticais e subcorticais distintas queformam trs circuitos bsicos os quais, ao serem alterados, deter-minam sndromas cognitivas e de conduta distintintos: da conve-xidade (a conduta executiva), rbito-frontal (a conduta social) emediano (a motivao). Cognitivamente, a sintomatologia de do-entes com compromisso a nvel pr-frontal tem tendncia a serinterpretado segundo trs paradigmas bsicos: o de um sistemaatencional supervisor de Norman e Shallice (1986), que participaem actividades no de rotina; de uma forma operativa ou de tra-balho de Baddeley (1988), com um sistema executivo central cujaalterao determinaria as sndromas disexecutivas, e o de unida-des administradoras do conhecimento e do conhecimento de Gra-fman (1994), armazenadas como memrias no crtex pr-fron-tal. Concluso. O crtex pr-frontal desempenha um papel crticono controlo atencional e no arquivo mnsico, necessrio para su-pervisionar e modular o processamento sensitivomotor e as acescomplexas bsicas da cognio, a emoo e a conduta humana.[REV NEUROL 2001; 32: 449-53] [http://www.revneurol.com/3205/k050449.pdf]Palavras chave. Ateno. Cognio. Comportamento. Crtex pr-frontal. Memria.

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