Beteiligung des Kleinhirns an der kognitiven Sequenzierung

Obwohl zunehmend anerkannt wird, dass das Kleinhirn, das die Hälfte der Neuronen des Gehirns enthält, sowohl an der Wahrnehmung als auch an der motorischen Funktion beteiligt ist, ist ungewiss, auf welche Weise das Kleinhirn zur Wahrnehmung beiträgt. Der einheitliche Schaltkreis des Kleinhirns und die umfassende Verbindung des Kleinhirns mit zahlreichen neokortikalen Regionen haben einige Forscher darauf hingewiesen, dass es eine gemeinsame Berechnung gibt, die das Kleinhirn sowohl für motorische als auch für kognitive Funktionen durchführt. Die Hypothese der Kleinhirnsequenzierung geht davon aus, dass das Kleinhirn Sequenzinformationen erfasst, Sequenzvorhersagen trifft und Sequenzverletzungen erkennt. Diese über ein Vorwärtsmodell ausgeführten Funktionen könnten der Beteiligung des Kleinhirns sowohl am motorischen als auch am kognitiven Verhalten zugrunde liegen. Bei der motorischen Steuerung können solche Vorhersagen verwendet werden, um die Flugbahn von Gliedmaßen zu steuern, ohne auf bewegungserzeugte sensorische Rückmeldungen angewiesen zu sein. In der Kognition spielen Sequenzierungsanforderungen sowohl im verbalen Arbeitsgedächtnis (VWM) als auch beim Spracherwerb eine wichtige Rolle. Beispielsweise erfordert das Merken einer Telefonnummer in VWM das Kodieren und Einstudieren einer Ziffernfolge. In der Sprache bestehen Wörter aus Silbenfolgen, und das Erlernen der Silbenübergangswahrscheinlichkeiten ist ein wichtiger Bestandteil beim Erkennen zulässiger Wörter in einer Sprache. Wichtig ist, dass in vielen VWM- und Sprachstudien mit funktioneller MRT (fMRT) eine deutliche Aktivierung des Kleinhirns beobachtet wurde. Allerdings sind die neuronalen Korrelate zwischen Hirnstamm und Kleinhirn der Sequenzierung in der Kognition und der Einfluss von Vorhersagen der Kleinhirnsequenz auf neokortikale Ziele kaum verstanden. In diesem Experiment werden die Forscher bei der Untersuchung gesunder Personen das Kleinhirn als Quelle der Sequenzvorhersage und seinen Einfluss auf Vorderhirnbereiche untersuchen. Es wird vermutet, dass das Kleinhirn seine Vorwärtsmodellsequenzvorhersage für Vorderhirnziele bereitstellt, aber bisher hat keine Studie versucht, mit gleichzeitiger TMS/fMRT die Folgen einer Störung dieses Kleinhirneingangs auf die Vorderhirnaktivierung zu visualisieren. In der vorherigen Arbeit der Forscher zeigen die Forscher, dass die transkranielle Magnetstimulation (TMS) während der Probe einer Buchstabenfolge zu Fehlern bei der Bestimmung führt, ob ein Prüfbuchstabe mit dem nächsten Buchstaben in der Folge übereinstimmt, was darauf hindeutet, dass TMS diesen prädiktiven Input gestört hat. In Übereinstimmung mit diesem Befund nehmen die Forscher an, dass bei gleichzeitiger Verwendung von TMS/fMRT eine TMS-Störung während einer Sequenzierungsaufgabe zu größeren Veränderungen in der neokortikalen Aktivierung im Vergleich zu einer analogen Kontrollaufgabe führt, die nicht über die durch Sequenzierungsanforderungen hervorgerufene prädiktive Komponente verfügt. Die Forscher gehen außerdem davon aus, dass unterschiedliche Muster neokortikaler Aktivierungen als Reaktion auf Kleinhirn-TMS beobachtet werden, abhängig davon, ob ein Prüfbuchstabe mit dem erwarteten nächsten Buchstaben in einer Sequenz übereinstimmt.