Coinvolgimento cerebellare nel sequenziamento cognitivo

Sebbene sia sempre più riconosciuto che il cervelletto, che contiene la metà dei neuroni del cervello, è coinvolto nella cognizione così come nella funzione motoria, il modo in cui il cervelletto contribuisce alla cognizione è incerto. I circuiti uniformi del cervelletto e l'ampia connettività del cervelletto con numerose regioni neocorticali hanno suggerito ad alcuni ricercatori che esiste un calcolo comune che il cervelletto esegue sia per le funzioni motorie che per quelle cognitive. L'ipotesi del sequenziamento cerebellare presuppone che il cervelletto acquisisca informazioni sulla sequenza, effettui previsioni sulla sequenza e rilevi violazioni della sequenza. Queste funzioni, eseguite tramite un modello avanzato, potrebbero essere alla base del coinvolgimento cerebellare sia nel comportamento motorio che in quello cognitivo. Nel controllo motorio, tali previsioni possono essere utilizzate per guidare la traiettoria degli arti senza fare affidamento sul feedback sensoriale generato dal movimento. Nella cognizione, i requisiti di sequenziamento sono importanti sia nella memoria di lavoro verbale (VWM) che nell'acquisizione del linguaggio; ad esempio, in VWM, tenere a mente un numero di telefono richiede la codifica e la ripetizione di una sequenza di cifre. Nel linguaggio, le parole sono costituite da sequenze di sillabe e l'apprendimento delle probabilità di transizione delle sillabe è una componente importante per riconoscere le parole legali in una lingua. È importante sottolineare che in molti VWM e studi linguistici è stata osservata un'attivazione cerebellare prominente. Tuttavia, i correlati neurali del tronco encefalico/cerebellare del sequenziamento cognitivo e l’influenza delle previsioni della sequenza cerebellare sui bersagli neocorticali sono scarsamente compresi. In questo esperimento, studiando individui sani, i ricercatori esamineranno il cervelletto come fonte di previsione della sequenza e la sua influenza sulle aree del prosencefalo. Si ipotizza che il cervelletto fornisca il suo modello avanzato di previsione della sequenza ai bersagli del proencefalo, ma fino ad oggi nessuno studio ha tentato di visualizzare con la simultanea TMS/fMRI le conseguenze dell'interruzione di questo input cerebellare sull'attivazione del proencefalo. Nel lavoro precedente dei ricercatori, i ricercatori mostrano che la stimolazione magnetica transcranica (TMS) durante la ripetizione di una sequenza di lettere provoca errori nel determinare se una lettera sonda corrisponde alla lettera successiva nella sequenza, suggerendo che la TMS ha interrotto questo input predittivo. In accordo con questa scoperta, i ricercatori ipotizzano che, utilizzando TMS/fMRI simultanee, l'interruzione della TMS durante un compito di sequenziamento produrrà maggiori cambiamenti nell'attivazione neocorticale rispetto a un compito di controllo analogo che non ha la componente predittiva messa in evidenza dalle richieste di sequenziamento. I ricercatori ipotizzano inoltre che verranno osservati diversi modelli di attivazioni neocorticali in risposta alla TMS cerebellare a seconda che una lettera sonda corrisponda alla lettera successiva prevista in una sequenza.