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# La biologia# Neuroscienze

Come i nostri cervelli gestiscono le attività quotidiane

La ricerca mostra il ruolo del cervello nella gestione delle sequenze di compiti.

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Meccaniche cerebraliMeccaniche cerebralinelle sequenze di compitidistinte per l'esecuzione dei compiti.Uno studio rivela aree cerebrali
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Raggiungere i nostri obiettivi quotidiani spesso significa completare una serie di compiti. Ad esempio, fare una torta è un ottimo esempio. Per fare una torta, segui una ricetta che ti dice i passaggi da seguire, come mescolare gli ingredienti e mettere il composto nel forno. Questi passaggi possono essere suddivisi in diversi tipi di sequenze.

Sequenze Astratte vs. Sequenze Motorie

Una sequenza astratta include i compiti che devi fare, senza istruzioni su come farli. Per esempio, una sequenza astratta per fare una torta potrebbe essere aggiungere le uova, setacciare la farina, mescolare gli ingredienti e cuocere la torta.

D'altra parte, una sequenza motoria specifica le azioni esatte necessarie per completare un compito. Se pensi a sbattere gli ingredienti, una sequenza motoria includerebbe afferrare la frusta, mescolare e battere la frusta contro la ciotola. Questo significa che le sequenze spesso consistono sia di compiti astratti che di azioni specifiche.

Il Ruolo del Cervello nelle Sequenze

La ricerca indica che diverse aree del nostro cervello sono coinvolte nella gestione di queste sequenze. La corteccia prefrontale rostrale laterale (RLPFC) è importante per le sequenze astratte. Tuttavia, il suo ruolo nelle sequenze motorie non è così chiaro. Poiché le sequenze astratte e motorie spesso avvengono insieme nei nostri compiti, è possibile che la RLPFC aiuti a tenere traccia di entrambi i tipi di sequenze.

Studiare l'Attività Cerebrale

Per capire meglio come funziona il cervello durante le sequenze motorie, i ricercatori hanno esaminato l'attività cerebrale mentre i partecipanti eseguivano specifici movimenti delle dita. In generale, le azioni motorie come mescolare dovrebbero coinvolgere aree del cervello legate al movimento. Le aree chiave includono la corteccia motoria, che controlla i movimenti, e la corteccia premotoria, che aiuta a pianificare ed eseguire questi movimenti.

I partecipanti sono stati addestrati a eseguire diverse sequenze di pressioni delle dita basate su schemi pre-imparati. Le sequenze richiedevano di seguire un ordine e un tempismo specifici. Se pensi a suonare una melodia al pianoforte, devi colpire i tasti giusti nell'ordine giusto.

Risultati dalla Scansione Cerebrale

Guardando l'attività cerebrale, i ricercatori non hanno trovato attività significativa nella RLPFC quando i partecipanti eseguivano sequenze motorie. Invece, hanno trovato attività in altre aree, come la Corteccia prefrontale ventromediale e la Corteccia Parietale inferiore, che non erano le stesse coinvolte nelle sequenze astratte.

I ricercatori hanno anche notato che durante la produzione di sequenze motorie, alcune reti cerebrali si comportavano in modo diverso. La rete del default mode (DMN) mostrava un'attività aumentata, mentre la rete frontoparietale (FPN) mostrava un'attività diminuita. Questo suggerisce che le aree del cervello responsabili delle sequenze motorie sono diverse da quelle delle sequenze astratte.

Progettazione del Compito e Esperimento

Per questo studio, 24 partecipanti hanno partecipato a un esperimento in cui dovevano ricordare ed eseguire sequenze di dita. Il compito era strutturato con prove "Go" e "No-Go". Nelle prove Go, i partecipanti vedevano un segnale che indicava quale sequenza di dita eseguire. Poi avevano un breve periodo di preparazione prima di ricevere un segnale per iniziare la sequenza. Nelle prove No-Go, non c'era segnale e i partecipanti dovevano aspettare.

L'esperimento originale ha utilizzato una macchina MRI per scansionare i cervelli dei partecipanti mentre eseguivano questi compiti. Questo ha permesso ai ricercatori di osservare come diverse aree del cervello rispondevano durante i compiti.

Analisi dei Dati Cerebrali

I ricercatori hanno elaborato le immagini cerebrali e cercato eventuali attività di ramping. L'attività di ramping è un termine utilizzato per descrivere l'aumento dell'attività cerebrale nel tempo. Hanno costruito modelli per testare il ramping e incluso diverse variabili per tenere conto di eventuali movimenti che i partecipanti avessero fatto durante i compiti.

Alla fine, non è stata osservata alcuna attività di ramping significativa nella RLPFC durante i compiti di sequenza motoria. Tuttavia, hanno trovato un ramping significativo in altre aree del cervello, in particolare nella corteccia parietale, che è associata all'elaborazione delle informazioni sul movimento e sull'azione.

Confronto tra Aree Cerebrali

I ricercatori volevano determinare se alcune aree del cervello fossero specificamente legate alle sequenze motorie rispetto alle sequenze astratte. Hanno creato regioni di interesse basate su studi precedenti e le hanno confrontate con le aree trovate in questo studio.

Dalla loro analisi, hanno notato che l'attività di ramping nelle sequenze motorie era distinta dall'attività di ramping osservata nei compiti astratti. Questo suggerisce che diverse aree cerebrali sono coinvolte nelle sequenze motorie rispetto ai compiti astratti.

Feedback e Elaborazione del Controllo

Un altro risultato interessante è stata l'attività nella corteccia prefrontale ventromediale durante la produzione di sequenze motorie. Questa area del cervello è spesso associata al feedback e alla ricompensa. I partecipanti ricevevano feedback dopo ogni prova, il che potrebbe aver influenzato l'attività di ramping in questa regione. I ricercatori hanno ipotizzato che il ramping potesse essere più legato alla ricezione del feedback piuttosto che alla produzione delle sequenze stesse.

Limitazioni e Ricerca Futura

Questo studio aveva alcune limitazioni, poiché il compito non era progettato per indagare a fondo le differenze tra sequenze motorie e astratte. La ricerca futura dovrebbe esaminare più direttamente le differenze nel ramping durante entrambi i tipi di sequenze per espandere queste scoperte.

Inoltre, il periodo di preparazione per le sequenze non è stato incluso nella loro analisi, il che significa che studi futuri potrebbero concentrarsi su come il cervello si prepara per questi compiti. I ricercatori hanno anche espresso interesse a esplorare le connessioni tra diverse aree cerebrali coinvolte in entrambi i tipi di sequenze.

Implicazioni per i Disturbi

I risultati di questo studio hanno importanti implicazioni per comprendere alcuni disturbi psichiatrici, come il disturbo ossessivo-compulsivo (OCD), che possono essere legati a difficoltà con le sequenze. La ricerca ha mostrato che le persone con OCD potrebbero avere problemi con le sequenze motorie che sono annidate all'interno di compiti astratti. Comprendere il ruolo del cervello in queste sequenze può aiutare a fornire spunti su come questi disturbi possano influenzare gli individui.

Conclusione

In sintesi, la ricerca mostra come i nostri cervelli gestiscano diversi tipi di sequenze nei compiti quotidiani. Distinguendo tra sequenze astratte e motorie, possiamo capire meglio come varie aree del cervello lavorino per supportare la nostra capacità di raggiungere i nostri obiettivi. I risultati evidenziano la necessità di ulteriori esplorazioni sulla funzione del cervello, in particolare riguardo a come elaboriamo ed eseguiamo i compiti nella nostra vita quotidiana.

Fonte originale

Titolo: Ramping dissociates motor and cognitive sequences in the parietal and prefrontal cortices

Estratto: Humans complete different types of sequences as a part of everyday life. These sequences can be divided into two important categories: those that are abstract, in which the steps unfold according to a rule at super-second to minute time scale, and those that are motor, defined solely by individual movements and their order which unfold at the sub-second to second timescale. For example, the sequence of making spaghetti consists of abstract tasks (preparing the sauce and cooking the noodles) and nested motor actions (stir pasta water). Previous work shows neural activity increases (ramps) in the rostrolateral prefrontal (RLPFC) during abstract sequence execution (Desrochers et al., 2015, 2019). During motor sequence production, activity occurs in regions of the prefrontal cortex (Yewbrey et al., 2023). However, it remains unknown if ramping is a signature of motor sequence production as well or solely an attribute of abstract sequence monitoring and execution. We tested the hypothesis that significant ramping activity occurs during motor sequence production in the RLPFC. Contrary to our hypothesis, we did not observe significant ramping activity in the RLPFC during motor sequence production, but we found significant activity in bilateral inferior parietal cortex, in regions distinct from those observed during an abstract sequence task. Our results suggest different prefrontal-parietal mechanisms may underlie abstract vs. motor sequence execution.

Autori: Theresa M Desrochers, H. Doyle, R. Yewbrey, K. Kornysheva

Ultimo aggiornamento: 2024-10-12 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.09.617499

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.09.617499.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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