DOI: https://doi.org/10.1038/s41537-025-00721-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41520013
تاريخ النشر: 2026-01-10
المؤلف: Christina V. Schmitter وآخرون
الموضوع الرئيسي: علوم الأعصاب وإدراك الموسيقى
نظرة عامة
تدرس هذه الدراسة الآليات العصبية التي تكمن وراء إعادة ضبط توقعات النتائج الناتجة عن الأفعال لدى الأفراد الذين يعانون من اضطرابات طيف الفصام (SSD) مقارنةً بالأشخاص الأصحاء (HC). تبرز الأبحاث أن قدرة النظام الإدراكي على توقع النتائج الحسية وضبط هذه التوقعات تتعرض للخطر في SSD، مما يؤثر بشكل خاص على تمييز الذات عن الآخرين. باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI)، شارك المشاركون في مهمة اكتشاف التأخير التي قيّمت آثار إعادة الضبط على الإدراك السمعي خلال التجارب الأحادية والمتعددة الحواس. أظهرت النتائج أن HC أظهروا نشاطًا مخفضًا في التلم الجبهي الأوسط الأيسر (MFG) بعد إعادة الضبط، خاصةً للحركات النشطة، بينما أظهر المشاركون في SSD نمطًا معكوسًا. بالإضافة إلى ذلك، أظهر HC زيادة في نشاط المخيخ خلال التجارب المتعددة الحواس، وهو استجابة كانت منخفضة بشكل ملحوظ في SSD.
تشير النتائج إلى أن SSD يتميز بتغيرات عصبية محددة في إعادة ضبط الزمن الحسي الحركي، على الرغم من الأداء السلوكي السليم في مهمة اكتشاف التأخير. من الجدير بالذكر أن المشاركين في SSD افتقروا إلى الانخفاض المتوقع في نشاط MFG المرتبط بخطأ التوقع بعد إعادة الضبط، مما قد يكون علامة على إعادة ضبط أحادية ناجحة. علاوة على ذلك، يشير الانخراط المنخفض للمخيخ في المشاركين في SSD إلى احتمال وجود ضعف في نقل آثار التوقيت المعاد ضبطها عبر الحواس. يمكن أن تسهم هذه الاضطرابات في معالجة الأعصاب خلال إعادة الضبط الزمني في الأعراض الإيجابية لـ SSD، مثل الهلوسة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، خضع المشاركون لسلسلة من مراحل التكيف والاختبار للتحقيق في آثار تأخير السمع على الإدراك الزمني. تم تقسيم كل مرحلة تكيف إلى قسمين، حيث قام المشاركون إما بالضغط على الأزرار بأنفسهم أو تم تحفيزهم بشكل سلبي، مما أدى إلى تغيير نوع الحركة. تم تقديم النتيجة السمعية، وهي نغمة، إما على الفور (0 مللي ثانية تأخير) أو مع تأخير قدره 200 مللي ثانية بعد الضغط على الزر، مما يمثل عامل تأخير التكيف.
قيمت مراحل الاختبار اللاحقة كيف أثر تأخير التكيف الذي تم تجربته سابقًا على إدراك المشاركين للتوقيت. تضمنت كل مرحلة اختبار ست تجارب حيث ضغط المشاركون على الزر مرة واحدة، مع تطابق نوع الحركة مع تلك الخاصة بمرحلة التكيف السابقة. أدى الضغط على الزر إلى تقديم محفز (إما بصري أو سمعي) مع أحد ستة تأخيرات زمنية (0، 83، 167، 250، 333، أو 417 مللي ثانية)، تم تقديمها بترتيب متوازن. أشار المشاركون إلى ما إذا كانوا قد أدركوا تأخيرًا بين عملهم والمحفز، مع تعريف تأثير إعادة الضبط الزمني (TRE) على أنه الفرق في أداء اكتشاف التأخير بين مراحل التكيف مع النغمات المتأخرة وغير المتأخرة. تم الافتراض أن التعرض للنغمات المتأخرة سيؤدي إلى انخفاض في معدلات الاكتشاف، مما يشير إلى تحول في التوقيت المدرك نحو التأخير المعاد ضبطه، وبالتالي يعكس إعادة ضبط الإدراك الزمني. شمل التصميم التجريبي ثماني حالات بناءً على عوامل تأخير التكيف، نوع الحركة، ونمط الاختبار، مما يسمح بتحليل شامل للآثار عبر مجموعات المشاركين المختلفة (الأشخاص الأصحاء مقابل الأفراد الذين يعانون من اضطرابات معالجة الحواس).
النتائج
تشير نتائج الدراسة إلى وجود فرق كبير في أنماط نشاط الدماغ بين ظروف الحركة النشطة والساكنة. على وجه التحديد، أثارت الحركات النشطة نشاطًا أقوى في التلم الجبهي الأمامي الأيسر والمخيخ، مما يدعم الفرضية القائلة بأن النشاط المرتبط بالحركة يتعزز خلال الظروف النشطة. تتماشى هذه النتيجة مع المفهوم الذي ينص على أن توقعات النموذج الأمامي، المستمدة من الأوامر الحركية، مرتبطة بشكل واضح بسيناريوهات الحركة النشطة. يمكن العثور على مزيد من التفاصيل في المواد التكميلية (S4).
المناقشة
في هذه الدراسة، تم فحص 22 مشاركًا تم تشخيصهم باضطرابات طيف الفصام (SSD) و19 شخصًا صحيًا (HC) للتحقيق في آثار إعادة الضبط الزمني خلال المهام السمعية والبصرية. تضمنت مجموعة SSD أفرادًا يعانون من الفصام، والاضطراب الوجداني الفصامي، والاضطراب الذهاني المتعدد الأشكال الحاد، جميعهم تم التحقق منهم من خلال مقابلات سريرية منظمة. شارك المشاركون في تجارب التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي حيث قاموا بأداء ضغطات على الأزرار تحت ظروف نشطة وساكنة، مع تقديم المحفزات السمعية والبصرية مع تأخيرات متفاوتة. أظهرت النتائج اختلافات كبيرة في عتبات اكتشاف التأخير، حيث أظهر المشاركون في SSD زيادة في النشاط في مناطق معينة من الدماغ (مثل التلم الجبهي الأوسط الأيسر) بعد التعرض للنغمات المتأخرة، مما يتناقض مع HC الذين أظهروا أنماط نشاط مخفضة.
كشفت التحليلات السلوكية أن كلا المجموعتين شهدتا آثار إعادة الضبط، كما يتضح من ارتفاع عتبات الاكتشاف بعد تأخيرات قدرها 200 مللي ثانية مقارنةً بتأخيرات قدرها 0 مللي ثانية في كل من الأنماط السمعية والبصرية. ومع ذلك، أشارت تأثيرات التفاعل إلى أن المشاركين في SSD كان لديهم نمط استجابة فريد، خاصةً في الظروف النشطة، مما يشير إلى احتمال وجود ضعف في الآليات التنبؤية المرتبطة بأعراضهم. أظهرت تحليلات الارتباط التي تستكشف العلاقة بين شدة الأعراض وآثار إعادة الضبط عدم وجود ارتباطات سلوكية كبيرة، ولكن النشاط العصبي في المشاركين في SSD كان مرتبطًا بدرجات أعلى من الأعراض، خاصةً في المناطق المرتبطة بالمعالجة الحركية والحسية. تسلط هذه النتائج الضوء على تعقيدات الإدراك الزمني في SSD وتقترح أن شدة الأعراض قد تؤثر على استجابات إعادة الضبط العصبية.
القيود
تقدم الدراسة عدة قيود قد تؤثر على تفسير نتائجها. أولاً، عينة المشاركين الذين يعانون من اضطرابات طيف الفصام (SSD) كانت في الغالب تعاني من شدة أعراض خفيفة إلى معتدلة، مما قد يكون قد أخفى الاختلافات المحتملة بين المجموعات في مقاييس الدماغ والمهام الإدراكية التي يمكن ملاحظتها في عينة ذات شدة أعراض أعلى. وبالتالي، يجب التعامل مع الارتباطات مع شدة الأعراض بحذر والتحقق منها في مجموعات أكبر. ثانيًا، كان معظم المشاركين في SSD يتناولون أدوية مضادة للذهان خلال الاختبار، مما قد يكون قد قلل من الاضطرابات القابلة للملاحظة في الآليات قيد التحقيق. ومع ذلك، فإن غياب الارتباطات بين الأدوية والعلامات السلوكية أو العصبية لإعادة الضبط الزمني يشير إلى أن الأدوية على الأرجح لم تؤثر على النتائج.
بالإضافة إلى ذلك، بينما تنسب الدراسة الاختلافات العصبية بين المجموعات إلى الآليات التنبؤية المتغيرة في SSD، فإنها تعترف بالتأثير المحتمل لعيوب الانتباه. تشير الاختلافات الملحوظة في الظروف النشطة مقابل الساكنة إلى وجود اضطراب في العمليات المحددة للعمل بدلاً من الآليات العامة. تثير الأنماط العصبية المميزة الملاحظة في التجارب الأحادية والمتعددة الحواس تساؤلات حول خصوصية هذه الاضطرابات، حيث قد تكون بعض الآثار دقيقة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها بسبب حجم العينة المحدود. أخيرًا، تشير نتائج الدراسة إلى أنماط نشاط معكوسة في المناطق الجبهية والمخيخية بين SSD والأشخاص الأصحاء (HC)، مما يعقد تفسير هذه الاختلافات العصبية. لا توضح الأبحاث اتجاه تدفق المعلومات بين المناطق المعنية، مما يبرز الحاجة إلى دراسات مستقبلية تستخدم تحليلات الاتصال لاستكشاف هذه التفاعلات بشكل أكبر.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41537-025-00721-y
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41520013
Publication Date: 2026-01-10
Author(s): Christina V. Schmitter et al.
Primary Topic: Neuroscience and Music Perception
Overview
This study examines the neural mechanisms underlying the recalibration of action-outcome predictions in individuals with schizophrenia spectrum disorders (SSD) compared to healthy controls (HC). The research highlights that the perceptual system’s ability to predict sensory outcomes and adjust these predictions is compromised in SSD, particularly affecting self-other distinction. Using fMRI, participants engaged in a delay detection task that assessed recalibration effects on auditory perception during unimodal and cross-modal trials. Results indicated that HC showed reduced activation in the left middle frontal gyrus (MFG) after recalibration, especially for active movements, while SSD participants exhibited the opposite pattern. Additionally, HC demonstrated increased cerebellar activation during cross-modal trials, a response that was significantly diminished in SSD.
The findings suggest that SSD is characterized by specific neural alterations in sensorimotor temporal recalibration, despite intact behavioral performance in the delay detection task. Notably, SSD participants lacked the expected reduction in prediction error-related MFG activity after recalibration, which may serve as a marker for successful unimodal recalibration. Furthermore, the diminished cerebellar engagement in SSD participants indicates a potential impairment in transferring recalibrated timing effects across sensory modalities. These neural processing disruptions during temporal recalibration could contribute to the positive symptoms of SSD, such as hallucinations.
Methods
In this study, participants underwent a series of adaptation and test phases to investigate the effects of auditory delay on temporal perception. Each adaptation phase was divided into two segments, where participants either self-initiated button presses or had them passively induced, thereby manipulating the factor of movement type. The auditory outcome, a tone, was presented either immediately (0 ms delay) or with a 200 ms delay following the button press, representing the factor of adaptation delay.
Subsequent test phases assessed how the previously experienced adaptation delay influenced participants’ perception of timing. Each test phase included six trials where participants pressed the button once, with the movement type matching that of the prior adaptation phase. The button press triggered a stimulus presentation (either visual or auditory) with one of six temporal delays (0, 83, 167, 250, 333, or 417 ms), presented in a counterbalanced order. Participants indicated whether they perceived a delay between their action and the stimulus, with the temporal recalibration effect (TRE) defined as the difference in delay detection performance between the adaptation phases with delayed and undelayed tones. It was hypothesized that exposure to delayed tones would result in lower detection rates, indicating a shift in perceived timing toward the adapted delay, thus reflecting the recalibration of temporal perception. The experimental design encompassed eight conditions based on the factors of adaptation delay, movement type, and test modality, allowing for a comprehensive analysis of the effects across different participant groups (healthy controls vs. individuals with sensory processing disorders).
Results
The results of the study indicate a significant difference in brain activation patterns between active and passive movement conditions. Specifically, active movements elicited stronger activation in the left precentral gyrus and the cerebellum, supporting the hypothesis that motor-related activation is enhanced during active conditions. This finding aligns with the concept that forward model predictions, which are derived from motor commands, are distinctly linked to active movement scenarios. Further details can be found in the supplementary material (S4).
Discussion
In this study, 22 participants diagnosed with schizophrenia spectrum disorders (SSD) and 19 healthy controls (HC) were examined to investigate temporal recalibration effects during auditory and visual tasks. The SSD group included individuals with schizophrenia, schizoaffective disorder, and acute polymorphic psychotic disorder, all validated through structured clinical interviews. Participants engaged in fMRI experiments where they performed button presses under active and passive conditions, with auditory and visual stimuli presented with varying delays. The results indicated significant differences in delay detection thresholds, with SSD participants showing increased activation in specific brain regions (e.g., left middle frontal gyrus) after exposure to delayed tones, contrasting with HC who exhibited reduced activation patterns.
Behavioral analyses revealed that both groups experienced recalibration effects, as evidenced by higher detection thresholds following 200 ms delays compared to 0 ms delays in both auditory and visual modalities. However, the interaction effects indicated that SSD participants had a unique response pattern, particularly in active conditions, suggesting a potential impairment in predictive mechanisms associated with their symptoms. Correlation analyses exploring the relationship between symptom severity and recalibration effects showed no significant behavioral correlations, but neural activity in SSD participants was linked to higher symptom scores, particularly in regions associated with motor and sensory processing. These findings highlight the complexities of temporal perception in SSD and suggest that symptom severity may influence neural recalibration responses.
Limitations
The study presents several limitations that may affect the interpretation of its findings. Firstly, the sample of participants with schizophrenia spectrum disorders (SSD) predominantly exhibited mild to moderate symptom severity, which may have masked potential group differences in brain measures and perceptual tasks that could be observed in a sample with higher symptom severity. Consequently, the correlations with symptom severity should be approached with caution and validated in larger cohorts. Secondly, the majority of SSD participants were on antipsychotic medication during testing, which could have diminished observable dysfunctions in the mechanisms under investigation. However, the absence of correlations between medication and behavioral or neural markers of temporal recalibration suggests that medication likely did not bias the results.
Additionally, while the study attributes neural group differences to altered predictive mechanisms in SSD, it acknowledges the potential influence of attention deficits. The pronounced differences in active versus passive conditions imply a disruption in action-specific processes rather than general mechanisms. The observed distinct neural patterns in unimodal and cross-modal trials raise questions about the specificity of these impairments, as some effects may have been too subtle to detect due to the limited sample size. Finally, the study’s findings indicate reversed activity patterns in frontal and cerebellar regions between SSD and healthy controls (HC), complicating the interpretation of these neural differences. The research does not clarify the direction of information flow between the involved regions, highlighting the need for future studies employing connectivity analyses to explore these interactions further.