Our understanding of cerebellar involvement in brain disorders has evolved from motor processing to high-level cognitive and affective processing. Recent neuroscience progress has highlighted hierarchy as a fundamental principle for the brain organization. Despite substantial research on cerebellar dysfunction in schizophrenia, there is a need to establish a neurobiological framework to better understand the co-occurrence and interaction of low- and high-level functional abnormalities of cerebellum in schizophrenia. To help to establish such a framework, we investigated the abnormalities in the distribution of sensorimotor-supramodal hierarchical processing topography in the cerebellum and cerebellar-cerebral circuits in schizophrenia using a novel gradient-based resting-state functional connectivity (FC) analysis (96 patients with schizophrenia vs 120 healthy controls). We found schizophrenia patients showed a compression of the principal motor-to-supramodal gradient. Specifically, there were increased gradient values in sensorimotor regions and decreased gradient values in supramodal regions, resulting in a shorter distance (compression) between the sensorimotor and supramodal poles of this gradient. This pattern was observed in intra-cerebellar, cerebellar-cerebral, and cerebral-cerebellar FC. Further investigation revealed hyper-connectivity between sensorimotor and cognition areas within cerebellum, between cerebellar sensorimotor and cerebral cognition areas, and between cerebellar cognition and cerebral sensorimotor areas, possibly contributing to the observed compressed pattern. These findings present a novel mechanism that may underlie the co-occurrence and interaction of low- and high-level functional abnormalities of cerebellar and cerebro-cerebellar circuits in schizophrenia. Within this framework of abnormal motor-to-supramodal organization, a cascade of impairments stemming from disrupted low-level sensorimotor system may in part account for high-level cognitive cerebellar dysfunction in schizophrenia.

中文翻译：

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精神分裂症中小脑功能梯度的压缩。

我们对小脑参与脑部疾病的理解已从运动过程发展到高级认知和情感过程。最近的神经科学进展突显了等级制是大脑组织的基本原理。尽管对精神分裂症的小脑功能障碍进行了大量研究，但仍需要建立一种神经生物学框架，以更好地了解精神分裂症的小脑功能低水平和高水平功能异常的共存和相互作用。为了帮助建立这样的框架，我们使用新颖的基于梯度的静息状态功能连接性（FC）分析（96例精神分裂症患者与120名健康对照者），调查了精神分裂症小脑和小脑-脑回路感觉运动-超模态分层处理地形的分布异常。我们发现精神分裂症患者表现出主要的运动至超模态梯度受压。具体而言，感觉运动区域中的梯度值增加，而超模态区域中的梯度值减小，从而导致该梯度的感觉运动和超模态极之间的距离（压缩）更短。在小脑内，小脑-脑和脑小脑FC中观察到这种模式。进一步的研究表明，小脑内感觉运动与认知区域之间，小脑感觉运动与脑认知区域之间以及小脑认知与脑感觉运动区域之间的超连通性，可能有助于观察到的压缩模式。这些发现提出了一种新的机制，可能是精神分裂症中小脑和小脑小脑回路的低水平和高水平功能异常的共同发生和相互作用的基础。在这种异常的运动到超模态组织的框架内，由低水平的感觉运动系统破坏引起的一系列损伤可能部分解释了精神分裂症的高水平认知小脑功能障碍。在小脑认知和脑感觉运动区域之间，可能有助于观察到的压缩模式。这些发现提出了一种新的机制，可能是精神分裂症中小脑和小脑小脑回路的低水平和高水平功能异常的共同发生和相互作用的基础。在这种异常的运动到超模态组织的框架内，由低水平的感觉运动系统破坏引起的一系列损伤可能部分解释了精神分裂症的高水平认知小脑功能障碍。在小脑认知和脑感觉运动区域之间，可能有助于观察到的压缩模式。这些发现提出了一种新的机制，可能是精神分裂症中小脑和小脑小脑回路的低水平和高水平功能异常的共同发生和相互作用的基础。在这种异常的运动到超模态组织的框架内，由低水平的感觉运动系统破坏引起的一系列损伤可能部分解释了精神分裂症的高水平认知小脑功能障碍。