Stimolazione beta tACS della corteccia prefrontale dorsolaterale nei processi cognitivi orientati al futuro

When thinking about the future, people engage, more often than not, in one of these three activities: envisioning and mapping future scenarios using Mental Time Travel, planning to carry out an intention at a specific time through prospective memory, or evaluating choices based on the trade-off between present and future consequences, namely intertemporal choice. While these cognitive activities share some underlying processes, research in the past years has failed to uncover a shared brain network for future cognition. Nevertheless, all three activities share the involvement of beta frequencies in their respective tasks and the recruitment of the dorsolateral prefrontal cortex. Hence, this thesis aims to explore possible effects of beta tACS stimulation on the dorsolateral prefrontal cortex on three tasks: Mental Time Travel, Prospective Memory, and Delay Discounting. Results: Beta tACS (22 Hz) over the dlPFC significantly reduced error probability in the MTT task (χ²(2) = 16.64, p < .001; OR = 1.65, p < .0001) and shortened reaction times (-21 ms p = .034). A significant interaction with projection point was observed (χ²(2) = 7.66, p = .022), with error reductions for past (p = .003) and present projections (p < .001), but not for future projections. In contrast, tACS elicited no significant modulation of prospective memory performance—timing errors showed only a non-significant downward trend (p = .082) and had no reliable effect on intertemporal choice, as neither the quasi-hyperbolic 2 β (p = .144) nor δ (p = .950) parameters differed between stimulation and sham conditions. Conclusion: These findings demonstrate that beta-enhancement of dlPFC causally fa- cilitates the temporal mapping central to Mental Time Travel, while leaving prospective memory and delay discounting largely unaffected.

Quando si pensa al futuro, le persone tendono, nella maggior parte dei casi, a impegnarsi in una delle seguenti tre attività: la simulazione di scenari futuri possibili mediante Mental Time Travel, la pianificazione dell’esecuzione di un’intenzione in un momento specifico tramite la memoria prospettica, oppure la valutazione di diverse opzioni decisionali in base alle loro conseguenze future, impegnandosi in una scelta intertemporale. Sebbene queste attività cognitive condividano alcuni processi sottostanti, la ricerca degli ultimi anni non è riuscita a identificare una rete neurale comune implicata nella cognizione futura. Nonostante ciò, tutte e tre le attività mostrano un’attivazione delle frequenze beta nei rispettivi compiti, oltre a un coinvolgimento della corteccia prefrontale dorsolaterale. Per questo motivo, la presente tesi si propone di esplorare i possibili effetti della stimolazione tACS a frequenza beta applicata alla corteccia prefrontale dorsolaterale su tre compiti cognitivi: Mental Time Travel, Memoria Prospettica e Delay Discounting. Risultati: La Beta tACS (22 Hz) applicata sulla dlPFC ha significativamente ridotto la probabilità di errore nel compito MTT (χ²(2) = 16.64, p < .001; OR = 1.65, p < .0001) e ha ridotto i tempi di reazione (-21 ms, p = .034). È stata osservata un'interazione significativa con il punto di proiezione temporale (χ²(2) = 7.66, p = .022), con una riduzione degli errori per le proiezioni al passato (p = .003) e al presente (p < .001), ma non per quelle future. Al contrario, la tACS non ha indotto una modulazione significativa della performance nella prospective memory: gli errori di timing hanno mostrato solo una tendenza non significativa verso una riduzione (p = .082). Allo stesso modo la stimolazione non ha avuto effetti affidabili sull'intertemporal choice, dal momento che né il parametro β quasi-iperbolico (p = .144), né il parametro δ (p = .950) differivano significativamente tra la condizione di stimolazione e quella sham. Conclusione: Questi risultati dimostrano che il potenziamento beta della dlPFC facilita causalmente la mappatura temporale al Mental Time Travel, lasciando invece pressoché invariati i processi di prospective memory e delay discounting.