Name: Estimulación Transcraneal de Corriente Directa (tDCS) de las áreas de Wernicke y Broca en Estudios de Aprendizaje de Idiomas y Adquisición de Palabras (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-13T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 49 s
Description: Aprende a aplicar estimulación transcraneal de corriente directa en áreas de Wernicke y Broca para estudiar la adquisición de palabras. Este protocolo permite investigar causalmente el papel de las áreas corticales en el aprendizaje lingüístico.

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Apoyado por el contrato de subvención del Gobierno de RF No.14.W03.31.0010. Deseamos agradecer a Ekatarina Perikova y Alexander Kirsanov su apoyo en la preparación de esta publicación. Agradecemos a Olga Shcherbakova y Margarita Filippova por su ayuda en la selección de estímulos y a Anastasia Safronova y Pavel Inozemcev por su asistencia en la producción de materiales de vídeo.

Todos los procedimientos fueron aprobados por el comité local de ética de investigación de la Universidad Estatal de San Petersburgo, San Petersburgo, con el consentimiento obtenido de todos los participantes.
NOTA: Todos los participantes deben firmar el consentimiento informado y rellenar un cuestionario para dar fe de la ausencia de contraindicaciones para la estimulación tDCS (ver Técnica y Consideraciones en el Uso de 4 x 1 Ring Estimulación Transcraneal de Corriente Directa de Alta Definición (HD-tDCS) de Willamar y sus colegas12) y para recopilar otros datos relevantes para el estudio, como la agudeza visual, la demografía, la experiencia del lenguaje y la entrega. Para este último, se recomienda el trabajo seminal de Oldfield13.
1. Temas y entorno experimental
<ol><li>En un experimento de lenguaje típico, asegúrese de que todos los sujetos son diestros y no tienen registro de déficits del lenguaje, trastornos neurológicos o psiquiátricos. Debe controlarse su lengua materna y su condición de bilingue/plurilinguismo.</li>
	<li>Realice todas las mediciones en una cámara insonorizada o al menos atenuada por sonido. El aislamiento acústico es muy importante, ya que cualquier sonido extraño, ruido, habla humana, etc. puede afectar significativamente el rendimiento y así influir en los datos (Figura1).</li>
	<li>Para evitar interferencias por contacto innecesario sujeto-experimentador, coloque sólo la pantalla, auriculares / altavoces y cualquier dispositivo de entrada (teclado, cajas de botones) dentro de la cámara. Tener toda la interacción con el experimentador a través del intercomunicador a menos que se requiera contacto personal.</li>
	<li>Utilice los siguientes parámetros óptimos, basados en un pilotaje extenso, para el color de fondo y el tamaño de fuente: color de fondo gris (RGB: 125, 125, 125), color de texto negro (RGB: 0; 0; 0), cara de fuente Arial, tamaño 27.</li>
	<li>Para reducir los retrasos y el nerviosismo en la presentación visual, utilice una tarjeta de vídeo y un monitor con una frecuencia de actualización de 100 Hz o superior.</li>
	<li>Para medir los tiempos de reacción, utilice almohadillas de respuesta de grado de investigación, que tienen una mejor ergonomía y una sincronización más precisa en comparación con los teclados convencionales.</li>
</ol>2. Preparación de estímulos
<ol><li>Elija palabras del lenguaje en cuestión, que se controlan durante su duración, frecuencia léxica y estructura general (para evitar cualquier efecto básico de las propiedades de estímulo superficial en el procesamiento de nivel superior). Aquí, todas las palabras base eran ocho fonetados/letras de largo y consistían en tres sílabas con la estructura CVCCVCVC (donde C es consonante, y V es vocal).</li>
	<li>Para crear varias listas, divida las palabras en conjuntos, que no deben diferir estadísticamente (medidos con, por ejemplo, t-tests) en su lema, bigram y/o trigrama, así como la frecuencia silábica. Se pueden obtener de bases de datos psicolinguísticas específicas del lenguaje; aquí, se utilizó el Corpus Nacional Ruso (http://www.ruscorpora.ru/en/). Aquí, se utilizó un conjunto para crear (a través de la modificación) palabras y pseudopalabras no similares ortográficamente similares, otro conjunto para crear pseudopalabras de control no relacionadas y un conjunto adicional utilizado como palabras de control no relacionadas (Figura2A). Esto llevó a cinco conjuntos de 10 artículos cada uno (50 estímulos en total). Modifique estos procedimientos de acuerdo con sus requisitos experimentales exactos.</li>
	<li>Para minimizar los efectos de las formas de superficie en la semántica recién adquirida, contrarresta los conjuntos en la muestra de sujeto, de forma que desempeñen diferentes roles experimentales para diferentes sujetos.</li>
	<li>Crear nuevas formas de palabras de tal manera que sigan las reglas de la fonología y la fonología y se asemejen a las palabras existentes en términos de estructura ortográfica y fonológica. NOTA: Para asegurarse de que las nuevas palabras pueden entrar en competencia con las palabras existentes, los procedimientos actuales se basaron en los desarrollados en una serie de experimentos de Gaskell y sus colegas11,14 y tenían como objetivo mantener la palabra onsets ( CVCCV-), mientras giran sus desplazamientos (-CVC) a través de diferentes elementos del conjunto. Es decir, conservamos las dos primeras sílabas de una palabra existente y variamos la sílaba definitiva de tal manera que se creó una nueva forma de novedosa antes desconocida (por ejemplo, mandarina -> mandanal*, donde el último CVC fue tomado de otra palabra en la lista, cardinal, para crear un nuevo elemento).</li>
	<li>Repita el procedimiento descrito anteriormente para crear tantas formas de palabras novedosas como sea necesario. Para la demostración actual, creamos listas de nuevas formas de palabras a aprender y de pseudopalabras similares no aprendidas (por ejemplo, mandarina -> mandanal*, mandaket*, las tres potencialmente entrando en una competencia léxica post-aprendizaje, como vecinos) así como más listas de control de palabras reales y seudopalabras novedosas que no compartían esta similitud y por lo tanto no producirían una competencia léxica con los principales estímulos (por ejemplo, circulares, almizcleros*; Ejemplos rusos se utilizan en todo, transliterado de escritura cirílica a latina para facilitar la comprensión).</li>
</ol>3. Estímulos de sentencia para el aprendizaje semántico contextual
<ol><li>Crear nuevos significados para ser asociados con las nuevas palabras en el proceso de aprendizaje. Esto podría ser inventado, objetos obsoletos o raros o conceptos no presentes en el idioma o la cultura nativa de los sujetos.</li>
	<li>Para el aprendizaje contextual de la semántica novedosa, se recomiendan los procedimientos utilizados por Mestrez-Misse y sus colegas15. Crear varias frases únicas que describen situaciones a través de las cuales se puede entender el significado de cada una de las palabras novedosas (por ejemplo, "Para controlar los insectos en la época medieval, la gente usa mandaket"). Utilice una secuencia de tales oraciones para cada una de las palabras novedosas (aquí, un total de 5 oraciones por palabra), y revele gradualmente el significado de cada nuevo concepto de un contexto sentencial más general a más específico.</li>
	<li>Presentar palabras novedosas idealmente en su forma de diccionario (es decir, sin inflexibles, por ejemplo, caso nominativo singular o acusatotivo en ruso), de modo que la forma de la superficie no se inflexible de manera diferente en diferentes frases (Tabla1), a menos que la regla de inflexión también se requiere aprendizaje.</li>
	<li>Controle y equilibre la longitud de las oraciones y el número de palabras entre las condiciones. Aquí, cada frase consistía en 8 palabras. Siempre coloque palabras nuevas al final de las oraciones. Dicha colocación permite la acumulación de la información contextual necesaria (además, esto permite implementar este diseño, si es necesario, en un eEG o MEG para registrar las respuestas cerebrales evocadas desenmascaradas por otros estímulos de palabras).</li>
	<li>Presentar oraciones específicas de palabras en subbloques específicos de palabras, revelando gradualmente el significado de cada nueva palabra, sin entrelazar o aleatorizar oraciones relacionadas con diferentes palabras novedosas.</li>
	<li>Aleatorizar el orden de los subbloques en todo el grupo de asunto. Se recomienda la presentación de frases palabra por palabra si se utiliza la modalidad visual.</li>
	<li>Determinar el intervalo de interestímulo basado en propiedades de estímulo específicas para permitir su presentación conveniente (Figura2B); asegúrese de separar diferentes subbloques con intervalos adicionales y dar descansos regulares.</li>
</ol>4. Tareas para evaluar la adquisición de nuevas formas de palabras y nuevos significados
NOTA: Utilice varias tareas para evaluar diferentes niveles de adquisición y comprensión tanto de las formas de palabras superficiales como de la semántica léxica. En el presente protocolo se utilizan cinco tareas: libre recuperación, reconocimiento cued, decisión léxica, definición semántica y coincidencia semántica. Las tareas se aplican en el orden en que se enumeran a continuación, que se ha optimizado para reducir cualquier traspaso entre tareas sucesivas.
<ol><li>En la tarea de recuperación gratuita, pida a cada participante que reproduzca tantas formas de palabras nuevas como pueda recordar escribiéndolas en la hoja de cálculo preparada. La instrucción es la siguiente: "Por favor, escriba en la columna todas las palabras nuevas que pueda recordar."</li>
	<li>Incluya los mismos estímulos en el reconocimiento y la decisión léxica (segunda y tercera tareas, respectivamente) y utilice la misma tasa de presentación.<ol>
<li>Estas tareas incluyen todos los elementos (palabras nuevas, palabras reales de la competencia de las que se derivan, competidores de pseudopalabras no entrenados derivados de las mismas palabras reales, pseudopalabras de control no relacionadas y palabras existentes de control no relacionados).</li>
		<li>Para la tarea de reconocimiento, utilice la siguiente instrucción: "Se le presentarán palabras secuencialmente. Pulse el botón "1" con el dedo central de la mano izquierda si ha encontrado la palabra durante el experimento, o pulse "2" con el dedo índice de la mano izquierda si no lo ha hecho." Modifique la codificación de respuesta, la mano y los dedos de acuerdo con sus requisitos específicos.</li>
		<li>La instrucción para la tarea de decisión léxica es: "Se le presentarán palabras reales y sin sentido secuencialmente. Pulse "1" con el dedo medio de la mano izquierda si la palabra tiene sentido, o pulse "2" con el dedo índice de la mano izquierda si no lo hace." Modifique estos según sea necesario.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utilice la tarea de definición semántica para estimar la adquisición de un significado novedoso y la correspondencia entre el significado y la forma de superficie.<ol>
<li>Entregue a los participantes una lista de los elementos aprendidos (es decir, los presentados anteriormente en la fase de aprendizaje) con la instrucción anterior: "Aquí hay una lista de palabras nuevas que se le presentaron anteriormente. Trate de definir cada uno de ellos y escriba sus definiciones en la hoja de cálculo".</li>
		<li>Para evaluar la integridad y exactitud de las definiciones dadas, contrate expertos independientes para evaluar las respuestas; acuerdo entre expertos podría probarse utilizando, por ejemplo, el coeficiente de concordancia de Kendall (W).</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utilice la tarea de coincidencia semántica para evaluar la adquisición de la semántica mediante la creación de vínculos explícitos entre las formas de palabras recién aprendidas y sus significados de una manera simplificada.<ol>
<li>Utilice la siguiente instrucción: "Se le presentará una palabra y tres definiciones. Debe elegir una definición correcta para cada palabra pulsando el botón correspondiente". Sólo una de las definiciones es correcta, y las otras dos corresponden a los otros elementos novedosos. Además de las tres definiciones opcionales, también se recomiendan las opciones "ninguno de esto" o "no estoy seguro".</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Procedimientos
<ol><li>Asegúrese de que la estimulación tDCS precede a la tarea conductual que se pretende modular.<ol>
<li>El área de Wernicke. NOTA: La colocación del electrodo de estimulación que mejor corresponde al área de Wernicke es CP5 según el sistema Internacional 10-20 ampliado para EEG16,17.<ol>
<li>Para localizar esta ubicación en ausencia de una tapa de electrodo, siga los procedimientos estándar del sistema 10-20.</li>
			<li>Mide la cabeza con una cinta desde la inión hasta la nasión, y observa el medio de esta distancia. A continuación, mida la distancia desde el punto preauricular izquierdo hasta el punto preauricular derecho y marque el punto de cruce de las dos mediciones.</li>
			<li>Para encontrar la ubicación cp5, mida el 30% de la distancia entre los puntos preauriculares desde el punto de cruce hacia abajo en el hemisferio izquierdo y márquelo. Mida el 10% de la distancia entre la inión y el nasión desde el punto marcado hasta la parte posterior de la cabeza. Este punto es la ubicación CP5 para el electrodo activo (Figura3).</li>
		</ol>
</li>
		<li>El área de Broca NOTA: Lo más cercano al área de Broca es el sitio18 del electrodo F5 según el sistema 10-20.<ol>
<li>En ausencia de un límite de EEG, siga los procedimientos estándar del sistema 10-20 para encontrar y marcar el punto de cruce entre los puntos inion-nasion y preauricular, como se ha descrito anteriormente.</li>
			<li>Para encontrar la ubicación de la F5, mida el 20% de la distancia entre la inión y la nasión desde el punto de cruce hasta la parte delantera de la cabeza. Mida el 30% de la distancia entre los puntos preauriculares desde el punto marcado recientemente en el hemisferio izquierdo. Este punto corresponde a la ubicación F5 para el electrodo activo (Figura3).</li>
		</ol>
</li>
		<li>Lugares homólogos en el hemisferio derecho: para los homólogos hemisféricos a la derecha de las áreas de Wernicke y Broca, utilice los mismos procedimientos que los anteriores, con la excepción de medir la distancia desde la línea media por el lado derecho del cuero cabelludo. Las ubicaciones de los electrodos son: CP6 para el homólogo RH Wernicke y F6 para el homólogo Broca.</li>
		<li>Utilice electrodos esponjosos de 5 cm x 5 cm, ya que este tamaño es un buen compromiso entre la estimulación focal (que causa más irritación y malestar) y los electrodos más grandes que carecen de focalidad. Remoje los electrodos en solución salina fisiológica durante 5 minutos antes de la aplicación.</li>
		<li>Para minimizar el efecto de la estimulación en otras áreas del cerebro, coloque el electrodo de referencia en la base del cuello en el lado izquierdo (derecha para los homólogos) (consulte la Figura 3 y la Figura 4). Utilice electrodos esponjosos que midan también 5 cm x 5 cm. NOTA: Se debe prestar especial atención a la prevención de la propagación de la solución más allá de los límites de la zona de aplicación del electrodo. Se debe tener especial cuidado para mantener el área del electrodo circundante seca.</li>
		<li>Para una estimulación cathodal óptima, utilice una corriente de 1,5 mA durante 15 min. Al inicio, la corriente aumenta gradualmente de 0 a 1,5 mA durante 30 s, y al final de la estimulación vuelve a cero durante 30 s.</li>
		<li>Para la estimulación anodal, utilice el mismo procedimiento que la estimulación catódica, excepto que la polaridad se invierte, y el electrodo anodal se coloca en el sitio activo, mientras que el cátodo se utiliza como electrodo de referencia situado fuera del área del cuero cabelludo.</li>
	</ol></li>
	<li>Estimulación Sham<ol>
<li>Realice el procedimiento de estimulación falsa generalmente como se describió anteriormente, excepto que la corriente sólo se aplica brevemente al principio y al final de la sesión falsa. Para ello, durante la primera y las últimas 30 s de la sesión, aplicar un pulso eléctrico de forma triangular con un máximo de 1,5 mA, tal y como se utiliza en el presente protocolo.</li>
	</ol></li>
	<li>Tarea principal de comportamiento: aprendizaje semántico contextual<ol>
<li>Presentar conjuntos con oraciones contextuales para las palabras novedosas en un orden aleatorio. Comience cada oración con una presentación palabra por palabra.</li>
		<li>Después de esto, muestre la oración completa en la pantalla para asegurar su comprensión completa. Pida a los participantes que presionen la barra espaciadora con el dedo índice de la mano izquierda después de leer toda la oración. La duración de la presentación de la oración es de 5000 ms. NOTA: Los conjuntos de las oraciones se separan entre sí por la aparición de tres puntos de mira ("+++") para 2000 ms. Cada nueva presentación conceptual comienza con una sola cruz de fijación ("+") presente durante 500 ms antes de que las palabras de la frase se muestren. Cada palabra se presenta para 500 ms, y la pantalla vacía en el color de fondo entre las palabras dentro de una oración es de 300 ms de largo.</li>
	</ol></li>
	<li>Procedimiento de evaluación de adquisición<ol>
<li>Para evaluar los efectos de aprendizaje inmediatamente y después de la etapa de consolidación nocturna, divida el conjunto de estímulos en dos subconjuntos, distribuidos equitativamente entre las condiciones de estímulo y contrarrestados entre el grupo sujeto, y ejecute la tarea de evaluación inmediatamente después del protocolo de aprendizaje en un subconjunto, y después de un retraso de 24 horas en el otro. NOTA: Esta estrategia se basa en la literatura que destaca la importancia de la consolidación de la memoria durante la noche para la adquisición de nuevas palabras19,20.</li>
		<li>Utilice todas las tareas desarrolladas en el orden descrito en la sección 3 anterior para evaluar diferentes niveles de adquisición de palabras/conceptos. Elija el orden de las tareas para minimizar los efectos de arrastre de una tarea a las siguientes.</li>
		<li>Para las Tareas 1 y 4 utilice hojas de cálculo para ser rellenadas por temas (a mano o utilizando un procesador de texto u hoja de cálculo); presentar las otras tareas utilizando un software de simulación temporalmente preciso. NOTA: Cada estímulo en las Tareas 2 y 3 se presenta para 600 ms, con una cruz de fijación ("+") presente en el intervalo de interestímulo (1400 ms); vea la Figura 3. Para las otras tareas, el tiempo de respuesta no está limitado.</li>
	</ol></li>
</ol>6. Análisis de datos
<ol><li>Realizar análisis de datos utilizando diferentes pruebas comparando dos conjuntos de muestras procedentes de distribuciones continuas (como la prueba de rango firmada de Wilcoxon o la prueba U de Mann-Whitney) o medianas (prueba tde dos muestras, si la distribución es normal).</li>
</ol>

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<li>Lambon Ralph, M. A., Pobric, G., Jefferies, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Conceptual+knowledge+is+underpinned+by+the+temporal+pole+bilaterally%3A+convergent+evidence+from+rTMS%5BTitle%5D)+AND+%22Cerebral+Cortex+%28New+York%2C+N.Y.%3A+1991%29%22%5BJournal%5D)">Conceptual knowledge is underpinned by the temporal pole bilaterally: convergent evidence from rTMS.</a> Cerebral Cortex (New York, N.Y.: 1991). 19 (4), 832-838 (2009).</li>
<li>Mueller, S. T., Seymour, T. L., Kieras, D. E., Meyer, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Theoretical+Implications+of+Articulatory+Duration%2C+Phonological+Similarity%2C+and+Phonological+Complexity+in+Verbal+Working+Memory%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Psychology%3A+Learning%2C+Memory%2C+and+Cognition%22%5BJournal%5D)">Theoretical Implications of Articulatory Duration, Phonological Similarity, and Phonological Complexity in Verbal Working Memory.</a> Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition. 29 (6), 1353-1380 (2003).</li>
<li>Bachtiar, V., Near, J., Johansen-Berg, H., Stagg, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+GABA+and+resting+state+functional+connectivity+by+transcranial+direct+current+stimulation%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Modulation of GABA and resting state functional connectivity by transcranial direct current stimulation.</a> eLife. 4, e08789(2015).</li>
<li>Márquez-Ruiz, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcranial+direct-current+stimulation+modulates+synaptic+mechanisms+involved+in+associative+learning+in+behaving+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Transcranial direct-current stimulation modulates synaptic mechanisms involved in associative learning in behaving rabbits.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109 (17), 6710-6715 (2012).</li>
</ol>

Los autores no tienen nada que revelar.

Los resultados ponen de relieve algunos puntos importantes que deben tenerse en cuenta a la hora de realizar investigaciones psicolinguísticas en general, y estudios neurolinguísticos tDCS en particular. La estimulación de los cortices del lenguaje (ejemplificado aquí por el área de Wernicke) produce un patrón complejo de resultados conductuales. A diferencia de la técnica TMS, donde es posible interrumpir completamente el procesamiento del habla (por ejemplo, el llamado protocolo de "detención de voz")...

Los mecanismos neurobiológicos de la función del lenguaje humano todavía no se entienden bien. Como la base de nuestra capacidad de comunicación, este rasgo neurocognitivo humano único juega un papel particularmente importante en nuestra vida personal y socioeconómica. Cualquier déficit que afecte al habla y al lenguaje es devastador para los enfermos y costoso para la sociedad. Al mismo tiempo, en la clínica, los procedimientos para el tratamiento de los déficits del habla (como la afasia) siguen siendo subóptimos, sobre todo debido a la mala comprensión de los mecanismos neurobiológicos involucrados1. En la investigación, el reciente advenimiento y el rápido desarrollo de los métodos de neuroimagen han llevado a múltiples descubrimientos que describen patrones de activación; sin embargo, a menudo faltan pruebas causales. Además, las áreas del lenguaje del cerebro se encuentran algo subóptima para la aplicación de enfoques de neuroestimulación convencionales que pueden proporcionar evidencia causal, lo más importante la técnica de estimulación magnética transcraneal (TMS). Mientras que el protocolo TMS fuera de línea, como la estimulación de ráfaga theta, puede causar dolor debido a la proximidad de los músculos al punto de estimulación, los protocolos TMS "en línea" pueden introducir artefactos de sonido de la estimulación, que es indeseable debido a la interferencia con presentación de estímulo linguístico2. A pesar de que TMS es ampliamente utilizado en estudios de idiomas a pesar de tales inconvenientes, una alternativa bienvenida puede ser proporcionada por otros métodos de estimulación, sobre todo la estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS). En los últimos años, tDCS ha visto un notable crecimiento en su uso debido a su accesibilidad, facilidad de uso, seguridad relativa y a menudo resultados bastante sorprendentes3. A pesar de que los mecanismos exactos que sustentan la influencia de tDCS en la actividad neuronal no se entienden completamente, la opinión principal es que, al menos a niveles de baja intensidad (normalmente 1-2 mA durante 15-60 min), no causa ninguna excitación neural o inhibición per se , pero en su lugar modula el potencial transmembrana en reposo de manera calificada hacia la des- o hiperpolarización, desplazando los umbrales de excitación hacia arriba o hacia abajo y haciendo así el sistema neural más o menos susceptible a modulaciones por otros eventos, estímulos, estados o comportamientos4,5. Mientras que la mayoría de las aplicaciones notificadas hasta la fecha se han centrado en los déficits de la función motora6 y/o del sistema motor, se ha aplicado cada vez más a las funciones cognitivas de alto nivel y sus respectivas discapacidades. Ha habido un aumento en su aplicación al habla y al lenguaje, principalmente en la investigación dirigida a la recuperación de la afasia post-accidente cerebrovascular7,8,9, a pesar de que hasta ahora ha dado lugar a resultados mixtos con respecto a la potencial terapéutico, sitios y hemisferios de estimulación, y polaridad de corriente óptima. Como esta investigación, y particularmente la aplicación de tDCS en la neurobiología cognitiva de la función normal del lenguaje, todavía está en su infancia, es crucial delinear los procedimientos para estimular al menos los cortices del lenguaje central (lo más importante broca) utilizando tDCS, que es uno de los principales objetivos del informe actual.
Aquí, consideraremos la aplicación de tDCS a áreas de lenguaje en un experimento de aprendizaje de palabras. En general, el caso del aprendizaje de palabras se toma aquí como un ejemplo de un experimento neurolinguístico, y la parte tDCS del procedimiento no debe cambiar sustancialmente para otros tipos de experimentos de idiomas dirigidos a las mismas áreas. Sin embargo, aprovechamos esta oportunidad para destacar también las principales consideraciones metodológicas en un experimento de adquisición de palabras per se, que es el segundo objetivo principal de la descripción actual del protocolo. Los mecanismos cerebrales que sustentan la adquisición de palabras – una capacidad humana omnipresente en el núcleo de nuestra habilidad de comunicación linguística – siguen siendo en gran medida desconocidos10. Complicando el panorama, la literatura existente difiere ampliamente en la forma en que los protocolos experimentales promueven la adquisición de palabras, en el control sobre los parámetros de estimulación y en las tareas utilizadas para evaluar los resultados de aprendizaje (véase, por ejemplo, Davis et al.11). A continuación, describimos un protocolo que utiliza estímulos altamente controlados y el modo de presentación, al tiempo que aseguramos una adquisición naturalista basada en el contexto del vocabulario novedoso. Además, utilizamos una completa batería de tareas para evaluar los resultados de forma conductual en diferentes niveles, tanto inmediatamente después del aprendizaje como después de una etapa de consolidación durante la noche. Esto se combina con tDCS falso y cathodal de áreas del lenguaje (hacemos un ejemplo particular usando la estimulación de área de Wernicke) que puede proporcionar evidencia causal sobre los procesos y mecanismos neuronales subyacentes.

estimulación transcraneal de corriente directa (tdcs) de las áreas de wernicke y broca en estudios de aprendizaje de idiomas y adquisición de palabras

Transcranial Direct Current Stimulation (tDCS) of Wernicke's and Broca's Areas in Studies of Language Learning and Word Acquisition

El lenguaje es una función muy importante pero mal entendida del cerebro humano. Si bien los estudios de los patrones de activación cerebral durante la comprensión del lenguaje son abundantes, lo que a menudo falta críticamente es evidencia causal de la participación de las áreas cerebrales en una función linguística particular, sobre todo debido a la naturaleza humana única de esta capacidad y una escasez de herramientas neurofisiológicas para estudiar las relaciones causales en el cerebro humano de manera no invasiva. En los últimos años se ha producido un rápido aumento en el uso de la estimulación transcraneal de corriente directa (tDCS) del cerebro humano, una técnica no invasiva fácil, económica y segura que puede modular el estado del área cerebral estimulada (putativamente cambiando la excitación/ umbrales de inhibición), lo que permite un estudio de su contribución particular a funciones específicas. Mientras que se centra principalmente en el control motor, el uso de tDCS es cada vez más extendido en la investigación básica y clínica sobre funciones cognitivas más altas, lenguaje incluido, pero los procedimientos para su aplicación siguen siendo variables. Aquí, describimos el uso de tDCS en un experimento psicolinguístico de aprendizaje de palabras. Presentamos las técnicas y procedimientos para la aplicación de la estimulación cathodal y anodal de las áreas del lenguaje central de Broca y Wernicke en el hemisferio izquierdo del cerebro humano, describen los procedimientos de creación de conjuntos equilibrados de estímulos psicolinguísticos, un régimen de aprendizaje controlado pero naturalista, y un conjunto completo de técnicas para evaluar los resultados de aprendizaje y los efectos del tDCS. Como ejemplo de la aplicación de tDCS, demostramos que la estimulación cathodal del área de Wernicke antes de una sesión de aprendizaje puede afectar la eficiencia del aprendizaje de palabras. Este impacto está presente inmediatamente después del aprendizaje y, lo que es más importante, preservado durante más tiempo después de que los efectos físicos de la estimulación desaparezcan, lo que sugiere que el tDCS puede tener influencia a largo plazo en el almacenamiento linguístico y las representaciones en el cerebro humano .

Si bien los datos fueron analizados para el conjunto específico de tareas, cabe destacar que el conjunto desarrollado de pruebas y el paradigma podrían adaptarse a una variedad de experimentos psicolinguísticos. Los resultados se analizaron en términos de puntuaciones de precisión (número de respuestas correctas) y el tiempo de reacción (RT) utilizando la prueba de rango firmada por Wilcoxon no paramétrico y la prueba Mann-Whitney U entre grupos (condiciones de estimulación de cathodal y ...

Aquí, describimos un protocolo para el uso de la estimulación transcraneal de corriente directa para experimentos psicolinguísticos y neurolinguísticos destinados a estudiar, de manera naturalista pero totalmente controlada, el papel de las áreas corticales del cerebro humano en el aprendizaje de palabras, y un conjunto completo de procedimientos conductuales para evaluar los resultados.

Estimulación Transcraneal de Corriente Directa (tDCS) de las áreas de Wernicke y Broca en Estudios de Aprendizaje de Idiomas y Adquisición de Palabras

Language is a highly important yet poorly understood function of the human brain. While studies of brain activation patterns during language comprehension ...

En este video, describimos un protocolo simple de tiempo y costo eficiente para el uso de la estimulación de corriente directa transcraneal para experimentos psico y neurolinguísticos destinados a estudiar de manera naturalista, pero totalmente controlada el papel de las áreas corticales del cerebro humano en el aprendizaje de palabras, y un conjunto completo de procedimientos conductuales para evaluar los resultados. El lenguaje es una función muy importante, pero mal entendida, del cerebro humano. Mientras que los estudios de los patrones de activación cerebral durante la comprensión del lenguaje son abundantes lo que a menudo falta críticamente es evidencia causal de la participación de las áreas cerebrales en una función particular, no menos importante debido a la naturaleza humana única de esta capacidad, y una escasez de herramientas neurofisiológicas para estudiar las relaciones causales en el cerebro de manera no invasiva.En los últimos años se ha producido un rápido aumento en el uso de la estimulación de corriente directa transcraneal, o tDCS, que es una técnica no invasiva fácil, económica y segura que puede modular el estado del área cerebral estimulada que hace putativamente cambiando los umbrales de excitación e inhibición, y por lo tanto permite el estudio de su contribución particular a funciones específicas. Aquí, describiremos el uso de tDCS en un experimento psicolinguístico de aprendizaje de palabras. Aquí, consideraremos la aplicación de tDCS a áreas de lenguaje en un experimento de aprendizaje de palabras.En general, el caso del aprendizaje de palabras se toma aquí como un ejemplo de un experimento neurolinguístico, y la parte tDCS del procedimiento no debe cambiar sustancialmente para otros tipos de experimentos de lenguaje que se dirigen a las mismas áreas. Sin embargo, aprovechamos esta oportunidad para destacar también las principales consideraciones metodológicas en la palabra experimento de adquisición per se, que es el segundo objetivo principal del informe actual. Es importante obtener todos los permisos legales y éticos para los estudios sobre temas humanos que son requeridos por su legislación local.En nuestro estudio, el permiso fue otorgado por el Comité de ética de investigación de la Universidad de San Petersburgo. Realice todas las mediciones en una cámara insonorizada, o al menos atenuada por sonido. El aislamiento acústico es muy importante, ya que cualquier sonido extraño, ruido, habla humana, etc. puede afectar significativamente el rendimiento y, por lo tanto, influir en los datos.Para evitar interferencias por contacto innecesario del experimentador del sujeto, solo la pantalla, los auriculares o los altavoces y los dispositivos de entrada, como el teclado o las cajas de botones, se ubicarán dentro de la cámara. La interacción con el experimentador debe mantenerse a través del intercomunicador, a menos que se requiera contacto personal. Los parámetros óptimos para la presentación de texto son texto negro sobre fondo gris.Usamos la cara de fuente Arial tamaño 27. Para reducir los retrasos y el nerviosismo en la presentación visual, recomendamos usar una tarjeta de vídeo y un monitor con una frecuencia de actualización de 100 hercios o superior. Para medir los tiempos de reacción, utilice almohadillas de respuesta de grado de investigación que han sido ergonomía y sincronización más precisa en comparación con los teclados convencionales.Hemos elegido palabras de idioma ruso que fueron controladas por su longitud y estructura general para evitar cualquier efecto básico de las propiedades de la superficie en el procesamiento de nivel superior. Para crear varias listas, dividimos la palabra en conjuntos que no difirieron estadísticamente en su frecuencia y silábica. Esto se estableció mediante pruebas en T.Las nuevas formas de palabras se crearon transponiendo las sílabas alternativas dentro de cada conjunto de palabras. Por lo tanto, las palabras novedosas se asemejaban a las palabras existentes en términos de estructura ortográfica y fonológica. Como resultado, creamos una lista de formas de palabras que se deben aprender y una lista de pseudo palabras similares no aprendidas de un conjunto de palabras existentes.Por lo tanto, los tres tipos de estímulo que compartían un conjunto podrían entrar en competencia léxica como vecinos después de la etapa de aprendizaje. También se preparó una lista de control adicional de palabras y pseudo palabras que no comían esta similitud. Los conjuntos fueron contrarrestados alrededor de los grupos temáticos de la manera en que desempeñaron diferentes roles experimentales para minimizar los efectos de la forma superficial en la semántica recién adquirida.También creamos significados novedosos asociados con las nuevas palabras en el proceso de aprendizaje. Estaban hechos de conceptos obsoletos o reales que no estaban presentes en el lenguaje de los participantes. Para el aprendizaje contextual de la semántica novedosa, creamos cinco frases para cada uno de los nuevos conceptos que describen situaciones a través de las cuales se podía entender el significado de las palabras novedosas gradualmente de contexto general a más específico.Las palabras novedosas fueron representadas en su forma base. La duración de las oraciones y el número de palabras fueron controladas y el equilibrio entre las condiciones. Cada frase consistía en ocho palabras de acuerdo con la duración mínima de las oraciones en ruso, que le permiten entender el contexto.Mientras lee estas frases, puede entender que circunal es una especie de sentimiento negativo que aparece cuando tiene que recordar demasiadas contraseñas de sus cuentas. Para evaluar la adquisición y comprensión de formas de palabras y semántica utilizamos varias tareas, libre recuperación, reconocimiento de señales, decisiones léxicas, definición semántica y juicio semántico. En la tarea de recuperación gratuita, los participantes tenían que reproducir tantas formas de palabras nuevas como pudieran recordar escribiéndolas en la hoja de cálculo preparada.Las tareas de reconocimiento y decisiones léxicos se utilizaron los mismos estímulos y velocidad de presentación y difieren sólo en las instrucciones. Los elementos se presentaron secuencialmente y aleatoriamente. En la tarea de reconocimiento, los participantes tenían que pulsar el botón uno si encontraban la palabra durante el experimento o presionaban dos si no lo hacían.En la decisión léxica, tenían que presionar el botón uno si se presentaba lo que tenía sentido o presionaban dos si no lo hacía. Las tareas semánticas se utilizaron para estimar la adquisición de significados normales y la correspondencia entre ese significado y la forma de superficie. En la tarea de definición semántica, los participantes reciben una lista de los elementos, los presentados anteriormente en la fase de aprendizaje.Deben intentar definir cada uno de ellos y escribir sus definiciones en la hoja de cálculo. En la tarea de juicio semántico, se presentó a los participantes una palabra y tres definiciones. Deben elegir una definición correcta para cada palabra pulsando el botón correspondiente.Sólo una de las definiciones era correcta. Además, sugerimos incluir ninguna de esta opción o no segura. La estimulación eléctrica de corriente directa transcraneal, tDCS, genera modulaciones neuro y actividad espontánea y neuronal.Dependiendo de la orientación de las células con respecto a la corriente, el potencial de membrana se puede desplazar ligeramente hacia la hiperpolarización. Por ejemplo, para el sistema motor ocurre durante la estimulación anodal, o la despolarización para la estimulación catódita. Este cambio en la excitabilidad neuronal conducirá a varias alteraciones temporales en la función cerebral, incluyendo el motor sensorial y funciones cognitivas de alto nivel.Aquí, consideraremos la aplicación de tDCS a áreas del lenguaje como wernicke y las áreas de lo humano de Broca en un experimento de aprendizaje de palabras. Es importante recordar la principal diferencia entre tDCS y otros métodos de estimulación cerebral no invasivo, como la estimulación magnética transcraneal, en primer lugar, ya que no hay una manera más sencilla de determinar la sensibilidad al tDCS mediante la evaluación del umbral, se aplica un único protocolo para todos los sujetos. En segundo lugar, es muy difícil estimar con precisión el área de estimulación.Sólo se puede hablar del área hipotética. En tercer lugar, también es difícil estimar la duración de los efectos de estimulación fuera de línea. Presumiblemente, el efecto principal de la estimulación se observa hasta una hora después de la terminación de la estimulación.Sin embargo, el efecto de la estimulación a veces se puede detectar incluso un día después de la estimulación. Hay tres tipos de estimulación, catodal, con un electrodo catódico sobre el área objetivo, anodal, con el ánodo sobre el área objetivo, y placebo, o estimulación falsa. Utilice electrodos de esponja de cinco por cinco centímetros.Los electrodos deben empaparse en solución salina fisiológica durante cinco minutos antes de su aplicación. Con el fin de minimizar el efecto de la estimulación en otras áreas del cerebro poner el electrodo anodal en la base del cuello en el lado derecho. Utilizamos electrodos esponjosos de dos por cinco centímetros.Se debe prestar especial atención para evitar la propagación de la solución más allá de los límites de la zona de aplicación del electrodo. Se debe tener especial cuidado para mantener el área del electrodo circundante seca. El protocolo óptimo para la estimulación del cátodo es la estimulación por una corriente de miliamperios durante 10 minutos.En primer lugar, la corriente se eleva a un miliamperio durante los 20 segundos iniciales, y al final de la estimulación disminuye a cero en los últimos 20 segundos de la estimulación. Los conjuntos con oraciones contextuales que contienen las palabras novedosas se presentan en un orden aleatorio. Cada oración comienza con una presentación palabra por palabra.Después de esto, toda la frase aparece en la pantalla para asegurar su comprensión completa. Los participantes tienen que pulsar un botón de respuesta indicado con el dedo índice de la mano izquierda después de leer toda la oración. La mano izquierda se utiliza para reducir la interferencia con los errores de idioma del hemisferio izquierdo.La duración de la presentación de la oración es de cinco segundos. A continuación, aparece una cruz en el centro de la pantalla durante 500 milisegundos y comienza la siguiente frase. Los conjuntos de las oraciones están separados entre sí por la aparición de tres puntos de mira durante dos segundos.Cada nueva presentación conceptual comienza con otra cruz presente durante 500 milisegundos antes de que las palabras de la oración se muestren. Cada palabra se presenta durante 500 milisegundos, la pantalla vacía y el color de fondo entre las palabras dentro de una oración durante 300 milisegundos. Usamos una batería de diferentes pruebas ya que los efectos tDCS en el procesamiento del lenguaje no son bien conocidos.Para evaluar los efectos de aprendizaje tanto inmediatamente como después de la etapa de consolidación durante la noche, recomendamos dividir el estímulo establecido en dos subconjuntos, distribuidos equitativamente entre las condiciones de estímulo y contrarrestados en todo el grupo sujeto. Estamos ejecutando las tareas de evaluación inmediatamente después del protocolo de aprendizaje y después de un retraso de 24 horas. Este protocolo permite el análisis de datos utilizando diferentes pruebas que comparan dos conjuntos de muestras procedentes de distribuciones continuas con medianas iguales, como La prueba Wilcox y Rank Sum, o la prueba Mann-Whitney U, o medianas para muestrear la prueba T si la distribución es normal.Dentro de cada grupo, hubo diferencias notables en las puntuaciones de precisión y los tiempos de reacción entre las dos sesiones de evaluación. En el falso grupo el reconocimiento de palabras fue significativamente mejor en el primer día que en el segundo. En el grupo catódano, la latencia de tiempo de reacción en la tarea de reconocimiento fue significativamente más rápida para palabras nuevas que para las pseudo palabras de la competencia el primer día, pero no en la segunda.Los resultados de la tarea de decisión léxica mostraron que después de la estimulación cathodal tanto en el primer y en el segundo día había un rendimiento significativamente mejor para las palabras nuevas que para los competidores de pseudo palabras. En el grupo falso, sin embargo, este efecto fue significativo sólo en el segundo día. tDCS de cortices de lenguaje ejemplificado aquí por el área de Wernicke produce un patrón complejo de resultados de comportamiento.La presentación contextual de nuevas palabras después de tDCS amplía significativamente las posibilidades de estudio simultáneo de adquisición de la forma de la palabra per se y de su semántica. Para desactivar los diversos efectos se necesita una batería de diferentes pruebas, que podría probar los procesos en diferentes niveles de memoria a corto y largo plazo, acceso léxico, procesamiento semántico, y así sucesivamente. Los efectos cognitivos alcanzados durante la fase de estimulación transitoria se mantienen durante un período más largo y, por lo tanto, posiblemente pueden utilizarse para modular la adquisición y el procesamiento de textos en entornos prácticos.

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Estimulación Transcraneal de Corriente Directa (tDCS) de las áreas de Wernicke y Broca en Estudios de Aprendizaje de Idiomas y Adquisición de Palabras (Video) | JoVE Journal

Estimulación Transcraneal de Corriente Directa (tDCS) de las áreas de Wernicke y Broca en Estudios de Aprendizaje de Idiomas y Adquisición de Palabras

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