Cerebellaire betrokkenheid bij cognitieve sequencing

Hoewel er steeds meer erkenning komt dat het cerebellum, dat de helft van de neuronen van de hersenen bevat, zowel bij cognitie als bij motorische functies betrokken is, is de manier waarop het cerebellum bijdraagt ​​aan cognitie onzeker. De uniforme circuits van het cerebellum en de uitgebreide connectiviteit van het cerebellum met talrijke neocorticale gebieden hebben sommige onderzoekers erop gewezen dat er een gemeenschappelijke berekening is die het cerebellum uitvoert voor zowel motorische als cognitieve functies. De cerebellaire sequencing-hypothese stelt dat het cerebellum sequentie-informatie verkrijgt, sequentievoorspellingen doet en sequentieschendingen detecteert. Deze functies, uitgevoerd via een voorwaarts model, zouden ten grondslag kunnen liggen aan de betrokkenheid van het cerebellum bij zowel motorisch als cognitief gedrag. Bij motorische controle kunnen dergelijke voorspellingen worden gebruikt om het traject van ledematen te begeleiden zonder afhankelijk te zijn van door beweging gegenereerde sensorische feedback. Bij cognitie zijn de vereisten voor volgordebepaling prominent aanwezig, zowel bij het verbale werkgeheugen (VWM) als bij de taalverwerving; In VWM vereist het onthouden van een telefoonnummer bijvoorbeeld het coderen en oefenen van een reeks cijfers. In taal bestaan ​​woorden uit reeksen lettergrepen, en het leren van lettergreepovergangskansen is een belangrijk onderdeel van het herkennen van juridische woorden in een taal. Belangrijk is dat prominente cerebellaire activatie is waargenomen in veel functionele MRI (fMRI) VWM- en taalstudies. De hersenstam/cerebellaire neurale correlaten van sequencing in cognitie, en de invloed van cerebellaire sequentievoorspellingen op neocorticale doelen, worden echter slecht begrepen. In dit experiment, waarbij gezonde individuen worden bestudeerd, zullen de onderzoekers het cerebellum onderzoeken als een bron voor sequentievoorspelling en de invloed ervan op voorhersengebieden. Er wordt verondersteld dat het cerebellum zijn voorwaartse modelsequentievoorspelling levert aan doelen in de voorhersenen, maar tot nu toe heeft geen enkele studie geprobeerd om met gelijktijdige TMS/fMRI de gevolgen van het verstoren van deze cerebellaire input op de activering van de voorhersenen in beeld te brengen. In eerder werk van de onderzoekers laten de onderzoekers zien dat transcraniële magnetische stimulatie (TMS) tijdens het oefenen van een reeks letters resulteert in fouten bij het bepalen of een proefletter overeenkomt met de volgende letter in de reeks, wat erop wijst dat TMS deze voorspellende input heeft verstoord. In overeenstemming met deze bevinding veronderstellen de onderzoekers dat, bij gebruik van gelijktijdige TMS/fMRI, TMS-verstoring tijdens een sequencing-taak grotere veranderingen in neocorticale activering zal veroorzaken in vergelijking met een analoge controletaak waarbij de voorspellende component niet naar voren komt door sequencing-eisen. De onderzoekers veronderstellen verder dat verschillende patronen van neocorticale activeringen als reactie op TMS van het cerebellum zullen worden waargenomen, afhankelijk van of een probe-letter overeenkomt met de verwachte volgende letter in een reeks.