背外側前頭前野
統合失調症は部分的には前頭葉の活動不足に起因しているかもしれない。統合失調症はまた、前頭葉のドーパミン神経伝達物質の欠乏にも関係している。うつ病と診断された患者では、ワーキングメモリ関連の作業中に背外側前頭前野の異常な活性化がみられないことから、背外側前頭前野の機能障害は統合失調症患者の中でも特異なものである。ワーキングメモリは背外側前頭前野の安定性と機能性に依存しているため、背外側前頭前野の活性化が低下すると、統合失調症患者はワーキングメモリを含む課題の成績が悪くなる。このようなパフォーマンスの低下は、ワーキングメモリに正常患者よりも大きな容量制限が加わる一因となっている。
アルコールは前頭前皮質に機能障害をもたらす。前帯状皮質は、背外側前頭前野のエグゼクティブ・ネットワークへの情報処理を通じて、不適切な行動を抑制するように働くが、前述のように、このコミュニケーションの障害は、こうした行動を引き起こす可能性がある。ケンブリッジ・リスク課題として知られる課題では、薬物使用障害の参加者は背外側前頭前野の活性化が低いことが示されている。特にアルコール依存症に関連したテストでは、『運命の輪』(Wheel of Fortune, WOF)と呼ばれる課題で、アルコール依存症の家族歴がある青年は背外側前頭前野の活性化が低かった。家族にアルコール依存症の病歴がない青年は、同じような活性の低下を示さなかった。
前述の通り、背外側前頭前野は実行機能に関与していることで知られており、実行機能とは、ワーキングメモリ、認知的柔軟性、計画などの認知過程の管理を総称したものである。
背外側前頭前野の研究では、A-not-B課題、遅延反応課題、物体検索課題など、いくつかの課題が非常に注目されている。背外側前頭前野と最も強く関連する行動課題は、A-not-B課題と遅延反応課題を組み合わせたもので、被験者が一定の遅延の後に、隠された物体を見つけなければならない。この課題では、背外側前頭前野の機能のひとつと考えられている、頭の中に情報を保持すること(ワーキングメモリ)が必要である。
ワーキングメモリにおける背外側前頭前野の重要性は、成体のマカク (サルの一種) を使った研究によって強化された。背外側前頭前野を破壊する病変は、マカクのA-not-B/遅延反応課題の遂行を妨害したが、他の脳部位への病変はこの課題の遂行を損なわなかった。
背外側前頭前野は、単一項目の記憶には必要ない。