L'effetto del doppio compito in uno stato di privazione di sonno: correlati comportamentali e neurali.

The doctoral thesis investigated cognitive-motor interference during dual-task performance (i.e., the dual task effect; DTE) and examined how acute partial sleep deprivation modulates this effect in healthy individuals. Cognitive-motor DTEs arise when the simultaneous execution of a cognitive and a motor task leads to performance alterations due to competition of shared processing resources. Understanding how this phenomenon is shaped by sleep loss is critical, given the prevalence of partial sleep deprivation in everyday life. The first study presented a comprehensive meta-analysis of the existing literature on cognitive-motor dual-tasking in healthy adults. By systematically synthesizing behavioural evidence, this work showed robust DTEs on motor performance for gait-related measures, alongside selective impairments in cognitive accuracy. These findings established a framework and highlighted the influence of task-specific cognitive demands on dual-task performance in the context of walking. Building on these results, the second study experimentally investigated whether these patterns generalized to a more controlled motor context using the finger tapping task as the motor task. This study investigated the effects of acute partial sleep deprivation on cognitive-motor dual-task performance using behavioural paradigms targeting sustained attention and inhibitory control. The results revealed that DTEs were consistently observed regardless of sleep condition. However, sleep deprivation selectively exacerbated DTEs for inhibitory control. Furthermore, substantial interindividual variability emerged, with chronotype playing a key role in modulating vulnerability to sleep loss. The third study extended the behavioural approach of the second study by integrating electroencephalography (EEG) to examine the neural mechanisms underlying dual-task performance under sleep deprivation. Although behavioural performance was often preserved for inhibitory control and partially affected for sustained attention, neural measures revealed alterations in attentional and executive control dynamics in fronto-central regions. Subclinical symptoms of insomnia further modulated behavioural effects, highlighting individual differences in lapses commission for sustained attention. Overall, this work provides a behavioural and neurophysiological account of how cognitive load and sleep deprivation shape cognitive-motor performance. By integrating meta-analytic, experimental, and neural evidence, the thesis advances understanding of the mechanisms through which sleep loss disrupts motor cognition and highlights individual differences in resilience or vulnerability under cognitive and physiological load.

La tesi di dottorato ha studiato l’interferenza cognitivo-motoria durante l’esecuzione di un doppio compito (dual-task effect; DTE) e ha investigato come una privazione parziale acuta di sonno moduli questo effetto in individui sani. Il DTE si verifica quando l'esecuzione simultanea di un compito cognitivo e di un compito motorio porta ad un’alterazione delle prestazioni a causa di una competizione tra le risorse condivise per l’elaborazione. Comprendere come il DTE sia influenzato dalla perdita di sonno è particolarmente rilevante, data l’elevata prevalenza della privazione parziale di sonno nella vita quotidiana. Nel primo studio è descritta una meta-analisi della letteratura esistente sul doppio compito cognitivo-motorio in adulti sani. Tale sintesi sistematica ha evidenziato effetti robusti del doppio compito sulle prestazioni motorie, misurate con diversi parametri del cammino, unite a compromissioni selettive dell’accuratezza in compiti cognitivi. Questi risultati hanno stabilito un quadro di riferimento ed evidenziato l'influenza delle diverse esigenze cognitive sul DTE, date dai compiti svolti nel contesto della deambulazione. Considerando quanto scoperto, il secondo studio ha indagato sperimentalmente se i precedenti risultati fossero generalizzabili ad un contesto motorio più controllato utilizzando il compito di finger tapping come compito motorio. Questo secondo studio ha indagato gli effetti della privazione parziale acuta di sonno sul DTE cognitivo-motorio, utilizzando paradigmi di doppio-compito che investigavano l’attenzione sostenuta e il controllo inibitorio. Coerentemente con quanto visto in precedenza, i risultati hanno mostrato la presenza di DTE sia cognitivi sia motori, indipendentemente dalla condizione di sonno. Tuttavia, la privazione di sonno ha esacerbato selettivamente il DTE cognitivo per il controllo inibitorio. La variabilità interindividuale data dal cronotipo ha inoltre svolto un ruolo chiave nella modulazione della vulnerabilità dovuta alla perdita di sonno. Il terzo studio ha esteso l’approccio comportamentale del secondo studio integrando l’elettroencefalografia (EEG) per esplorare i meccanismi neurali alla base delle prestazioni di doppio compito in condizioni di privazione di sonno. Le prestazioni comportamentali sono risultate preservate per il controllo inibitorio e in parte influenzate per l’attenzione sostenuta. Le misure neurali hanno rivelato alterazioni nelle dinamiche attentive e di controllo esecutivo nelle regioni fronto-centrali. I sintomi subclinici dell’insonnia hanno ulteriormente modulato gli effetti comportamentali, evidenziando differenze individuali nella commissione di errori per il compito di attenzione sostenuta. Complessivamente, questo lavoro fornisce una descrizione comportamentale e neurofisiologica di come il carico cognitivo e la privazione di sonno influenzino le prestazioni cognitivo-motorie in doppio compito. Integrando risultati meta-analitici, sperimentali e neurali, la tesi approfondisce la comprensione dei meccanismi attraverso i quali la perdita di sonno altera la cognizione motoria e sottolinea il ruolo delle differenze individuali di resilienza o vulnerabilità in una situazione di sovraccarico cognitivo e fisiologico.