Name: Stimulation transcrânienne du courant direct (TDCS) des domaines de Wernicke et Broca dans les études de lapprentissage des langues et de lacquisition de mots (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-07-13T13:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 49 s
Description: Découvrez une méthode de stimulation transcrânienne à courant direct (tDCS) pour étudier l'apprentissage des mots et les fonctions corticales du langage. Ce protocole contrôlé permet d'évaluer les effets comportementaux sur l'acquisition lexicale.

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Soutenu par le contrat de subvention du gouvernement RF No.14.W03.31.0010. Nous tenons à remercier Ekatarina Perikova et Alexander Kirsanov pour leur soutien dans la préparation de cette publication. Nous sommes reconnaissants à Olga Shcherbakova et Margarita Filippova pour leur aide dans la sélection de stimulus et à Anastasia Safronova et Pavel Inozemcev pour leur aide dans la production de matériel vidéo.

Toutes les procédures ont été approuvées par le comité local d'éthique de la recherche de l'Université d'État de Saint-Pétersbourg, à Saint-Pétersbourg, avec le consentement de tous les participants.
REMARQUE : Tous les participants doivent signer le consentement éclairé et remplir un questionnaire pour attester de l'absence de contre-indications pour la stimulation du TDCS (voir Technique et considérations dans l'utilisation de 4 x 1 Anneau De stimulation directe directe transcrânienne (HD-tDCS) par Willamar et ses collègues12) et de recueillir d'autres données pertinentes à l'étude telles que l'acuité visuelle, la démographie, l'expérience linguistique et la main. Pour ce dernier, le travail fondateur d'Oldfield13 est recommandé.
1. Sujets et environnement expérimental
<ol><li>Dans une expérience linguistique typique, assurez-vous que tous les sujets sont droitiers et n'ont aucune trace de déficits linguistiques, de troubles neurologiques ou psychiatriques. Leur langue maternelle et leur statut bilingue/multilingue doivent être contrôlés.</li>
	<li>Effectuez toutes les mesures dans une chambre insonorisée ou du moins atténuée. L'isolation sonore est très importante, car tout son, bruit, discours humain, etc. peut affecter considérablement les performances et donc influencer les données (Figure 1).</li>
	<li>Pour éviter toute interférence par contact inutile avec un sujet-expérimentateur, placez uniquement l'écran, les écouteurs/haut-parleurs et tous les dispositifs d'entrée (clavier, boîtes à boutons) à l'intérieur de la chambre. Avoir toute l'interaction avec l'expérimentateur sur l'interphone à moins que le contact personnel est nécessaire.</li>
	<li>Utilisez les paramètres optimaux suivants, basés sur un pilotage approfondi, pour la couleur de fond et la taille de la police: couleur de fond gris (RGB: 125, 125, 125), couleur de texte noir (RGB: 0; 0; 0), visage de police Arial, taille 27.</li>
	<li>Pour réduire les retards et la nervosité dans la présentation visuelle, utilisez une carte vidéo et un moniteur avec un taux de rafraîchissement de 100 Hz et plus.</li>
	<li>Pour mesurer les temps de réaction, utilisez des plaquettes de réponse de qualité de recherche, qui ont une meilleure ergonomie et un timing plus précis par rapport aux claviers conventionnels.</li>
</ol>2. Préparation de stimulus
<ol><li>Choisissez les mots de la langue en question, qui sont contrôlés pour leur durée, la fréquence lexicale et la structure globale (pour éviter tout effet de base des propriétés de stimulus de surface sur le traitement de niveau supérieur). Ici, tous les mots de base étaient huit phonèmes/lettres de long et se composaient de trois syllabes avec la structure CVCCVCVC (où C est consonne, et V est voyelle).</li>
	<li>Pour créer plusieurs listes, divisez les mots en ensembles, qui ne devraient pas différer statistiquement (mesurés avec, par exemple, t-tests) sur leur lemma, bigram et/ou trigramme ainsi que la fréquence syllabique. Ceux-ci peuvent être obtenus à partir de bases de données psycholinguistiques spécifiques à la langue; ici, le Corpus national russe a été utilisé (http://www.ruscorpora.ru/en/). Ici, un ensemble a été utilisé pour créer (par modification) orthographiquement des mots nouveaux et pseudowords similaires, un autre ensemble pour créer des pseudowords de contrôle sans rapport, et un autre ensemble utilisé comme mots de contrôle sans rapport (Figure 2A). Cela a conduit à cinq séries de 10 éléments chacun (50 stimuli au total). Modifiez ces procédures en fonction de vos exigences expérimentales exactes.</li>
	<li>Pour minimiser les effets des formes de surface sur la sémantique nouvellement acquise, contrebalancer les ensembles à travers l'échantillon de sujet, de sorte qu'ils jouent des rôles expérimentaux différents pour différents sujets.</li>
	<li>Créer des formes de mots nouveaux de telle sorte qu'ils suivent les règles de la phonologie et de la phonotactique et ressemblent à des mots existants en termes de structure orthographique et phonologique. REMARQUE: Pour s'assurer que les nouveaux mots peuvent entrer en concurrence avec les mots existants, les procédures actuelles ont été basées sur ceux développés dans une série d'expériences par Gaskell et ses collègues11,14 et visant à garder le mot surles ( CVCCV-) stable, tout en tournant leurs décalages (-CVC) sur différents éléments de l'ensemble. C'est-à-dire que nous avons conservé les deux premières syllabes d'un mot existant et varié la syllabe ultime de telle sorte qu'une nouvelle forme de mot, jusque-là inconnue, a été créée (p. ex., mandarine - et mandanal, où le dernier CVC a été pris d'un autre mot de la liste, cardinal, pour créer un nouvel élément).</li>
	<li>Répétez la procédure décrite ci-dessus pour créer autant de nouvelles formes de mots que nécessaire. Pour la démonstration actuelle, nous avons créé des listes de nouvelles formes de mots à apprendre et de pseudowords similaires non appris (par exemple mandarine -gt; mandanal, mandaketMD, tous les trois potentiellement entrer dans un concours lexical post-apprentissage, en tant que voisins) ainsi que d'autres listes de contrôle de mots réels et de pseudo-mots nouveaux qui ne partageaient pas cette similitude et ne produiraient donc pas de concurrence lexicale avec les principaux stimuli (p. ex., circulaires, muséenauxMD; Des exemples russes sont utilisés partout, translittérés du cyrillique au latin pour faciliter la compréhension).</li>
</ol>3. Stimuli de phrase pour l'apprentissage sémantique contextuel
<ol><li>Créez des significations nouvelles à associer aux nouveaux mots dans le processus d'apprentissage. Il peut s'agit d'objets ou de concepts ou de concepts non présents dans la langue ou la culture maternelle des sujets.</li>
	<li>Pour l'apprentissage contextuel de la sémantique nouvelle, les procédures utilisées par Mestrez-Misse et ses collègues15 sont recommandées. Créez plusieurs phrases uniques qui décrivent des situations à travers lesquelles on peut comprendre la signification de chacun des mots nouveaux (p. ex., « Pour contrôler les insectes à l'époque médiévale, les gens utilisaient le mandaket »). Utilisez une séquence de ces phrases pour chacun des mots nouveaux (ici, un total de 5 phrases par mot), et révèlent progressivement le sens de chaque nouveau concept d'un contexte plus général à plus spécifique.</li>
	<li>Présenter idéalement des mots nouveaux sous leur forme de dictionnaire (c.-à-d. infléchi, par exemple, cas nominatif ou accusateur singulier en russe), de sorte que la forme de surface n'est pas infléchie différemment dans différentes phrases (tableau 1), à moins que la règle d'inflexion l'apprentissage est également nécessaire.</li>
	<li>Contrôler et équilibrer la durée des phrases et le nombre de mots entre les conditions. Ici, chaque phrase se composait de 8 mots. Placez toujours des mots nouveaux à la fin des phrases. Un tel placement permet l'accumulation d'informations contextuelles nécessaires (en outre, cela permet de mettre en œuvre cette conception, si nécessaire, dans un réglage EEG ou MEG pour enregistrer les réponses cérébrales évoquées démasquées par d'autres stimuli de mot).</li>
	<li>Présentez des phrases spécifiques au mot dans des sous-blocs spécifiques à des mots, révélant progressivement le sens de chaque nouveau mot, sans entrer ou randomiser des phrases liées à différents mots nouveaux.</li>
	<li>Randomiser l'ordre des sous-blocs à travers le groupe d'objet. La présentation de phrase mot par mot est recommandée si la modalité visuelle est utilisée.</li>
	<li>Déterminer l'intervalle d'interstimulus en fonction de propriétés de stimulation spécifiques pour permettre leur présentation pratique (figure 2B); assurez-vous de séparer différents sous-blocs avec des intervalles supplémentaires et de donner des pauses régulières.</li>
</ol>4. Tâches d'évaluation de l'acquisition de nouvelles formes de mots et de significations nouvelles
REMARQUE : Utilisez plusieurs tâches pour évaluer différents niveaux d'acquisition et de compréhension des formes de mot de surface et de la sémantique lexicale. Cinq tâches sont utilisées dans le protocole actuel : rappel gratuit, reconnaissance cued, décision lexicale, définition sémantique et correspondance sémantique. Les tâches sont appliquées dans l'ordre indiqué ci-dessous, qui a été optimisé pour réduire tout report entre les tâches successives.
<ol><li>Dans la tâche de rappel gratuit, demandez à chaque participant de reproduire autant de nouvelles formes de mots qu'il pourrait se souvenir en les tapant dans la feuille de calcul préparée. L'instruction est la suivante: "S'il vous plaît écrire dans la colonne tous les nouveaux mots que vous pouvez vous rappeler."</li>
	<li>Inclure les mêmes stimuli dans la reconnaissance et la décision lexicale (deuxième et troisième tâches, respectivement) et utiliser le même taux de présentation.<ol>
<li>Ces tâches comprennent tous les éléments (mots nouveaux, vrais mots concurrents dont les nouveaux sont dérivés, les concurrents pseudo-mots non formés dérivés des mêmes mots réels, les pseudowords de contrôle sans rapport et les mots existants de contrôle non apparentés).</li>
		<li>Pour la tâche de reconnaissance, utilisez l'instruction suivante : « Vous serez présenté avec des mots séquentiellement. Appuyez sur le bouton "1" avec le majeur de la main gauche si vous avez rencontré le mot pendant l'expérience, ou appuyez sur "2" avec l'index de la main gauche si vous n'avez pas." Modifier le codage de réponse, la main et les doigts en fonction de vos exigences spécifiques.</li>
		<li>L'instruction pour la tâche de décision lexicale est la suivante: «Vous serez présenté avec des mots réels et vides de sens séquentiellement. Appuyez sur "1" avec le majeur de la main gauche si le mot a du sens, ou appuyez sur "2" avec l'index de la main gauche si ce n'est pas le cas." Modifiez-les au besoin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utilisez la tâche de définition sémantique pour estimer l'acquisition d'un sens nouveau et la correspondance entre le sens et la forme de surface.<ol>
<li>Donnez aux participants une liste des éléments appris (c.-à-d. ceux présentés précédemment dans la phase d'apprentissage) avec l'instruction ci-dessus : « Voici une liste de nouveaux mots qui vous ont été présentés précédemment. Essayez de définir chacun d'eux et tapez leurs définitions dans la feuille de calcul»..</li>
		<li>Pour évaluer l'exhaustivité et l'exactitude des définitions données, faites appel à des experts indépendants pour évaluer les réponses; l'accord entre experts pourrait être testé en utilisant, par exemple, le coefficient de concordance (W) de Kendall.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Utilisez la tâche d'appariement sémantique pour évaluer l'acquisition de la sémantique en faisant des liens explicites entre les formes de mots nouvellement apprises et leurs significations d'une manière simplifiée.<ol>
<li>Utilisez l'instruction suivante : « On vous présentera un mot et trois définitions. Vous devez choisir une définition correcte pour chaque mot en appuyant sur le bouton correspondant". Une seule des définitions est correcte, les deux autres correspondant aux autres éléments nouveaux. En plus des trois définitions facultatives, y compris « aucune de tout cela » ou/et des options « incertaines » est également recommandée.</li>
	</ol>
</li>
</ol>5. Procédures
<ol><li>Assurez-vous que la stimulation tDCS précède la tâche comportementale qu'elle est censée moduler.<ol>
<li>La zone de Wernicke. REMARQUE: Le placement d'électrode de stimulation qui correspond le mieux à la zone de Wernicke est CP5 selon le système international étendu 10-20 pour EEG16,17.<ol>
<li>Pour localiser cet emplacement en l'absence d'un bouchon d'électrode, suivez les procédures standard du système 10-20.</li>
			<li>Mesurer la tête avec une bande de l'inion à la nasion, et noter le milieu de cette distance. Ensuite, mesurez la distance du point préauriculaire gauche au point préauriculaire droit, et marquez le point de croix des deux mesures.</li>
			<li>Pour trouver l'emplacement CP5, mesurez 30% de la distance entre les points préauriculaires du point de croix vers le bas de l'hémisphère gauche et marquez-le. Mesurer 10% de la distance entre l'inion et la nasion du point marqué à l'arrière de la tête. Ce point est l'emplacement CP5 pour l'électrode active (Figure 3).</li>
		</ol>
</li>
		<li>Région de Broca REMARQUE: Le site d'électrodes F518 selon le système 10-20 est le plus proche de la zone de Broca.<ol>
<li>En l'absence d'un plafond EEG, suivez les procédures standard du système 10-20 pour trouver et marquer le point de croisement entre l'inion-nasion et les points préauriculaires, tel que décrit ci-dessus.</li>
			<li>Pour trouver l'emplacement F5, mesurez 20% de la distance entre l'inion et la nasion du point de croix à l'avant de la tête. Mesurez 30% de la distance entre les points préauriculaires du point récemment marqué dans l'hémisphère gauche. Ce point correspond à l'emplacement F5 de l'électrode active (Figure 3).</li>
		</ol>
</li>
		<li>Emplacements homologues dans l'hémisphère droit : pour les homologues hémisphériques droits des zones de Wernicke et de Broca, utilisez les mêmes procédures que ci-dessus, à l'exception de la mesure de la distance de la ligne médiane sur le côté droit du cuir chevelu. Les emplacements d'électrode sont : CP6 pour l'homologue de RH Wernicke et F6 pour l'homologue de Broca.</li>
		<li>Utilisez des électrodes spongieuses mesurant 5 cm x 5 cm car cette taille est un bon compromis entre la stimulation focale (qui cause plus d'irritation et d'inconfort) et les électrodes plus grandes qui manquent de focalité. Faire tremper les électrodes dans une solution saline physiologique pendant 5 minutes avant l'application.</li>
		<li>Afin de minimiser l'effet de la stimulation sur d'autres régions du cerveau, placez l'électrode de référence à la base du cou du côté gauche (à droite pour les homologues) (voir la figure 3 et la figure 4). Utilisez également des électrodes spongieuses de 5 cm x 5 cm. REMARQUE : Une attention particulière devrait être accordée à la prévention de la propagation de la solution au-delà des limites de la zone d'application d'électrodes. Un soin particulier doit être pris pour garder la zone d'électrode environnante au sec.</li>
		<li>Pour une stimulation cathodique optimale, utilisez un courant de 1,5 mA pendant 15 min. Au début, le courant passe progressivement de 0 à 1,5 mA sur 30 s, et à la fin de la stimulation, il retombe à zéro sur 30 s.</li>
		<li>Pour la stimulation anodale, utilisez la même procédure que la stimulation cathodique, sauf que la polarité est inversée, et l'électrode anodale est placée sur le site actif, tandis que la cathode est utilisée comme électrode de référence située à l'extérieur de la zone du cuir chevelu.</li>
	</ol></li>
	<li>Stimulation Sham<ol>
<li>Effectuer la procédure de stimulation simulée généralement comme décrit ci-dessus, sauf que le courant n'est appliqué que brièvement au début et à la fin de la session simulée. À cette fin, au cours de la première et la dernière 30 s de la session, appliquer une impulsion électrique d'une forme triangulaire avec un maximum de 1,5 mA, comme utilisé dans le protocole actuel.</li>
	</ol></li>
	<li>Principale tâche comportementale : apprentissage sémantique contextuel<ol>
<li>Présentez des décors avec des phrases contextuelles pour les mots nouveaux dans un ordre aléatoire. Commencez chaque phrase par une présentation mot par mot.</li>
		<li>Après cela, affichez la phrase entière sur l'écran pour assurer sa pleine compréhension. Demandez aux participants d'appuyer sur la barre d'espace avec l'index de la main gauche après avoir lu toute la phrase. La durée de la présentation de la phrase est de 5000 ms. REMARQUE : Les ensembles des phrases sont séparés les uns des autres par l'apparence de trois réticules (« ô ») pour 2000 ms. Chaque nouvelle présentation conceptuelle commence par une seule croix de fixation (« ô ») présente pendant 500 ms avant que les mots de phrase ne soient flashés. Chaque mot est présenté pour 500 ms, et l'écran vide dans la couleur de fond entre les mots dans une phrase est de 300 ms de long.</li>
	</ol></li>
	<li>Procédure d'évaluation des acquisitions<ol>
<li>Pour évaluer les effets d'apprentissage immédiatement et après l'étape de consolidation du jour au lendemain, décomposez le stimulus en deux sous-ensembles, répartis également dans les conditions de stimulation et contrebalancés dans l'ensemble du groupe visé, et exécutez la tâche d'évaluation immédiatement après le protocole d'apprentissage sur un sous-ensemble, et après un retard de 24 heures sur l'autre. REMARQUE: Cette stratégie est basée sur la littérature qui souligne l'importance de la consolidation de la mémoire du jour au lendemain pour l'acquisition de nouveaux mots19,20.</li>
		<li>Utiliser toutes les tâches développées dans l'ordre décrit à la section 3 ci-dessus pour évaluer différents niveaux d'acquisition de mots ou de concepts. Choisissez l'ordre des tâches pour minimiser les effets de report d'une tâche à la suivante.</li>
		<li>Pour les tâches 1 et 4, utilisez des feuilles de calcul à remplir par des sujets (à la main ou à l'aide d'un texte ou d'un processeur de feuilles de calcul); présenter les autres tâches à l'aide d'un logiciel de simulation temporellement précis. REMARQUE : Chaque stimulus dans les tâches 2 et 3 est présenté pour 600 ms, avec une croix de fixation (« ) présente dans l'intervalle d'interstimulus (1400 ms); voir Figure 3. Pour les autres tâches, le temps de réponse n'est pas limité.</li>
	</ol></li>
</ol>6. Analyse des données
<ol><li>Effectuer une analyse des données à l'aide de différents tests comparant deux ensembles d'échantillons provenant de distributions continues (comme le test de rang signé Wilcoxon ou le test U Mann-Whitney) ou des médianes (test t à deux échantillons, si la distribution est normale).</li>
</ol>

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<li>Malyutina, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulating+the+interhemispheric+balance+in+healthy+participants+with+transcranial+direct+current+stimulation%3A+No+significant+effects+on+word+or+sentence+processing%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+and+Language%22%5BJournal%5D)">Modulating the interhemispheric balance in healthy participants with transcranial direct current stimulation: No significant effects on word or sentence processing.</a> Brain and Language. 186, 60-66 (2018).</li>
<li>Geranmayeh, F., Leech, R., Wise, R. J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Semantic+retrieval+during+overt+picture+description%3A+Left+anterior+temporal+or+the+parietal+lobe%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Neuropsychologia%22%5BJournal%5D)">Semantic retrieval during overt picture description: Left anterior temporal or the parietal lobe?</a> Neuropsychologia. 76, 125-135 (2015).</li>
<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>

Les auteurs n'ont rien à révéler.

Les résultats mettent en évidence quelques points importants qui doivent être pris en compte lors de la réalisation de la recherche psycholinguistique en général, et des études neurolinguistiques tDCS en particulier. La stimulation des cortices de langue (illustrée ici par la région de Wernicke) produit un modèle complexe de résultats comportementaux. Contrairement à la technique TMS, où il est possible de perturber complètement le traitement de la parole (par exemple, le protocole dit « d'arrestation vocale »)<sup class...

Les mécanismes neurobiologiques de la fonction du langage humain sont encore mal compris. En tant que fondement de notre capacité de communication, ce trait neurocognitif humain unique joue un rôle particulièrement important dans notre vie personnelle et socio-économique. Tous les déficits affectant la parole et le langage sont dévastateurs pour les victimes et coûteux pour la société. Dans le même temps, dans la clinique, les procédures de traitement des déficits de la parole (comme l'aphasie) restent sous-optimales, notamment en raison d'une mauvaise compréhension des mécanismes neurobiologiques impliqués1. Dans la recherche, l'avènement récent et le développement rapide des méthodes de neuroimaging ont mené aux découvertes multiples décrivant des modèles d'activation ; pourtant, les preuves causales font souvent encore défaut. En outre, les zones langalées du cerveau sont situées quelque peu sous-optimalement pour l'application des approches de neurostimulation traditionnellequi peuvent fournir des preuves causales, plus important encore la technique de stimulation magnétique transcrânienne (TMS). Alors que le protocole TMS hors ligne, tel que la stimulation de l'éclatement du théta, peut causer de la douleur en raison de la proximité des muscles au point de stimulation, les protocoles TMS « en ligne » peuvent introduire des artefacts sonores provenant de la stimulation, ce qui n'est pas souhaitable en raison d'interférences avec présentation de stimulation linguistique2. Même si le SMT est largement utilisé dans les études linguistiques malgré ces inconvénients, une alternative bienvenue peut être fournie par d'autres méthodes de stimulation, notamment la stimulation transcrânienne à courant direct (TDCS). Ces dernières années, tDCS a connu une croissance remarquable de son utilisation en raison de son accessibilité, la facilité d'utilisation, la sécurité relative et souvent des résultats assez frappants3. Même si les mécanismes exacts qui sous-tendent l'influence du TDCS sur l'activité neuronale ne sont pas complètement compris, le point de vue dominant est que, au moins à des niveaux d'intensité faible (généralement 1-2 mA pour 15-60 min), il ne cause aucune excitation neuronale ou inhibition en soi , mais module plutôt le potentiel transmembranaire au repos d'une manière graduée vers la dépolarisation ou l'hyperpolarisation, déplaçant les seuils d'excitation vers le haut ou vers le bas et rendant ainsi le système neural plus ou moins sensible aux modulations par d'autres événements, stimuli, états ou comportements4,5. Tandis que la plupart des applications rapportées jusqu'ici ont porté sur la fonction motrice6 et/ou les déficits de système moteur, il a été de plus en plus appliqué aux fonctions cognitives de niveau supérieur et à leurs incapacités respectives. Il y a eu une augmentation de son application à la parole et au langage, principalement dans la recherche visant à la récupération de l'aphasie post-AVC7,8,9, même si elle a jusqu'à présent conduit à des résultats mitigés en ce qui concerne le potentiel thérapeutique, les sites de stimulation et les hémisphères, et la polarité actuelle optimale. Comme cette recherche, et en particulier l'application du TDCS dans la neurobiologie cognitive de la fonction langagaire normale, est encore à ses balbutiements, il est crucial de délimiter les procédures pour stimuler au moins les cortices de langage de base (surtout Wernicke et broca) en utilisant tDCS, qui est l'un des principaux objectifs du rapport actuel.
Ici, nous examinerons l'application du SDCT aux domaines linguistiques dans le le cas d'une expérience d'apprentissage des mots. En général, le cas de l'apprentissage des mots est pris ici comme un exemple d'expérience neurolinguistique, et la partie tDCS de la procédure ne devrait pas changer considérablement pour d'autres types d'expériences linguistiques ciblant les mêmes domaines. Pourtant, nous profitons de cette occasion pour mettre également en évidence des considérations méthodologiques majeures dans une expérience d'acquisition de mots en soi, qui est le deuxième objectif principal de la description actuelle du protocole. Les mécanismes cérébraux qui sous-tendent l'acquisition de mots, une capacité humaine omniprésente au cœur de nos compétences linguistiques en communication, demeurent largement inconnus10. Pour compliquer le tableau, la littérature existante diffère considérablement dans la façon dont les protocoles expérimentaux favorisent l'acquisition de mots, dans lecontrôle des paramètres de stimulation et dans les tâches utilisées pour évaluer les résultats d'apprentissage (voir, p. ex., Davis et al.11 ). Ci-dessous, nous décrivons un protocole qui utilise des stimuli hautement contrôlés et le mode de présentation, tout en assurant une acquisition naturaliste axée sur le contexte du vocabulaire nouveau. En outre, nous utilisons une batterie complète de tâches pour évaluer les résultats comportementaux à différents niveaux, à la fois immédiatement après l'apprentissage et après une étape de consolidation du jour au lendemain. Ceci est combiné avec tDCS faux et cathodal des secteurs de langue (nous faisons un exemple particulier utilisant la stimulation de secteur de Wernicke) qui peut fournir l'évidence causale sur les processus et les mécanismes neuraux sous-jacents.

stimulation transcrânienne du courant direct (tdcs) des domaines de wernicke et broca dans les études de l'apprentissage des langues et de l'acquisition de mots

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

Le langage est une fonction très importante mais mal comprise du cerveau humain. Bien que les études sur les modèles d'activation du cerveau pendant la compréhension du langage soient abondantes, ce qui manque souvent de façon critique est la preuve causale de l'implication des régions du cerveau dans une fonction linguistique particulière, notamment en raison de la nature humaine unique de cette capacité et une pénurie d'outils neurophysiologiques pour étudier les relations causales dans le cerveau humain de façon non invasive. Ces dernières années ont vu une augmentation rapide de l'utilisation de la stimulation transcrânienne du courant direct (TDCS) du cerveau humain, une technique facile, peu coûteuse et sûre non invasive qui peut moduler l'état de la zone cérébrale stimulée (putativement en déplaçant l'excitation / d'inhibition), permettant d'étudier sa contribution particulière à des fonctions spécifiques. Bien que se concentrant principalement sur le contrôle moteur, l'utilisation de tDCS est de plus en plus répandue dans la recherche fondamentale et clinique sur les fonctions cognitives supérieures, le langage inclus, mais les procédures pour son application restent variables. Ici, nous décrivons l'utilisation de tDCS dans une expérience psycholinguistique d'apprentissage de mot. Nous présentons les techniques et les procédures pour l'application de la stimulation cathodale et anodale des zones linguistiques de base de Broca et Wernicke dans l'hémisphère gauche du cerveau humain, décrivons les procédures de création d'ensembles équilibrés de stimuli psycholinguistiques, un régime d'apprentissage contrôlé mais naturaliste, et un ensemble complet de techniques pour évaluer les résultats d'apprentissage et les effets du SDCT. À titre d'exemple d'application du SDCT, nous montrons que la stimulation cathodique de la région de Wernicke avant une séance d'apprentissage peut avoir un impact sur l'efficacité de l'apprentissage des mots. Cet impact est à la fois présent immédiatement après l'apprentissage et, surtout, préservé sur un plus long temps après l'usure des effets physiques de la stimulation, ce qui suggère que le TDCS peut avoir une influence à long terme sur le stockage linguistique et les représentations dans le cerveau humain .

Bien que les données aient été analysées pour l'ensemble spécifique des tâches, il convient de souligner que l'ensemble développé de tests et le paradigme pourraient être adaptés à une variété d'expériences psycholinguistiques. Les résultats ont été analysés en termes de scores de précision (nombre de réponses correctes) et le temps de réaction (RT) en utilisant non-paramétrique Wilcoxon a signé le test de rang et Mann-Whitney U test à travers les groupes (conditions de stimulation cathod...

Ici, nous décrivons un protocole pour l'utilisation de la stimulation transcrânienne de courant direct pour des expériences psycho- et neurolinguistiques visant à étudier, d'une manière naturaliste mais entièrement commandée, le rôle des zones corticales du cerveau humain dans l'apprentissage des mots, et un ensemble complet de procédures comportementales pour évaluer les résultats.

Stimulation transcrânienne du courant direct (TDCS) des domaines de Wernicke et Broca dans les études de l'apprentissage des langues et de l'acquisition de mots

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

Dans cette vidéo, nous décrivons un temps simple et un protocole rentable pour l’utilisation de la stimulation transcrânienne à courant direct pour les expériences psycho et neurolinguistiques visant à étudier d’une manière naturaliste, mais entièrement contrôlée, le rôle des zones corticales du cerveau humain dans l’apprentissage des mots, et un ensemble complet de procédures comportementales pour évaluer les résultats. Le langage est une fonction très importante, mais mal comprise, du cerveau humain. Alors que les études des modèles d’activation cérébrale au cours de la compréhension du langage sont abondantes ce qui est souvent critique manquant est la preuve causale de la participation des zones du cerveau dans une fonction particulière, notamment en raison de la nature humaine unique de cette capacité, et une pénurie d’outils neurophysiologiques pour étudier les relations causales dans le cerveau non invasive.Ces dernières années ont vu une augmentation rapide de l’utilisation de la stimulation transcrânienne à courant direct, ou TDCS, qui est une technique facile, peu coûteuse et sûre non invasive qui peut moduler l’état de la zone cérébrale stimulée qu’il fait putativement en déplaçant les seuils d’excitation et d’inhibition, et permet ainsi l’étude de sa contribution particulière à des fonctions spécifiques. Ici, nous allons décrire l’utilisation de tDCS dans une expérience psycholinguistique d’apprentissage de mot. Ici, nous envisagerons l’application du TDCS aux zones linguistiques dans une expérience d’apprentissage de mots.En général, le cas de l’apprentissage des mots est pris ici comme un exemple d’expérience neurolinguistique, et la partie tDCS de la procédure ne devrait pas changer considérablement pour d’autres types d’expériences linguistiques qui ciblent les mêmes domaines. Pourtant, nous profitons de cette occasion pour mettre également en évidence des considérations méthodologiques majeures dans le mot expérience d’acquisition en soi, qui est le deuxième objectif principal du présent rapport. Il est important d’obtenir toutes les autorisations légales et éthiques pour les études sur des sujets humains qui sont exigées par votre législation locale.Dans notre étude, l’autorisation a été accordée par le Comité d’éthique de la recherche de l’Université de Saint-Pétersbourg. Effectuez toutes les mesures dans une caméra insonorisée, ou du moins atténuée. L’isolation acoustique est très importante, puisque tout son, bruit, parole humaine, et ainsi de suite peut affecter considérablement les performances, et donc influencer les données.Pour éviter les interférences par contact inutile avec l’expérimentateur de sujet, seuls l’écran, les écouteurs ou les haut-parleurs, et tous les périphériques d’entrée, tels que les boîtes de clavier ou de bouton doivent être situés à l’intérieur de la caméra. L’interaction avec l’expérimentateur doit se faire au-dessus de l’interphone, à moins qu’un contact personnel ne soit nécessaire. Les paramètres optimaux pour la présentation du texte sont le texte noir sur fond gris.Nous utilisons la police face Arial taille 27. Pour réduire les retards et la nervosité dans la présentation visuelle, nous vous recommandons d’utiliser une carte vidéo et un moniteur avec un taux de rafraîchissement de 100 hertz et plus. Pour mesurer les temps de réaction, utilisez des coussinets de réponse de qualité recherche qui ont été ergonomiques et un timing plus précis par rapport aux claviers conventionnels.Nous avons choisi des mots de langue russe qui ont été contrôlés pour leur longueur et leur structure globale afin d’éviter tout effet de base des propriétés de surface sur le traitement de niveau supérieur. Pour créer plusieurs listes, nous avons divisé le mot en ensembles qui ne différaient pas statistiquement sur leur fréquence et syllabique. Ceci a été établi à l’aide de tests T.De nouvelles formes de mots ont été créées en transposant les syllabes alternatives dans chaque ensemble de mots. Ainsi, les mots nouveaux ressemblaient donc aux mots existants en termes de structure orthographique et phonologique. En conséquence, nous avons créé une liste de formulaires de mots à apprendre et une liste de pseudo-mots similaires non appris à partir d’un ensemble de mots existants.Les trois types de stimulus qui partageaient un ensemble pourraient donc potentiellement entrer dans la compétition lexicale en tant que voisins après l’étape d’apprentissage. D’autres listes de contrôle des mots et des pseudo-mots qui ne partageaient pas cette similitude ont également été préparées. Les ensembles ont été contrebalancés autour des groupes de sujets de la façon dont ils ont joué différents rôles expérimentaux afin de minimiser les effets de la forme de surface sur la sémantique nouvellement acquise.Nous avons également créé de nouvelles significations associées aux nouveaux mots dans le processus d’apprentissage. Ils étaient faits de concepts obsolètes ou réels qui n’étaient pas présents dans la langue des participants. Pour l’apprentissage contextuel de la sémantique nouvelle, nous avons créé cinq phrases pour chacun des nouveaux concepts décrivant des situations à travers lesquelles on pouvait comprendre le sens des mots nouveaux progressivement du contexte général au contexte plus spécifique.Les mots nouveaux étaient représentés dans leur forme de base. La durée des phrases et le nombre de mots ont été contrôlés et l’équilibre entre les conditions. Chaque phrase se composait de huit mots selon la durée minimale des phrases en russe, qui vous permettent de comprendre le contexte.Lorsque vous lisez ces phrases, vous pouvez comprendre que le circunal est une sorte de sentiment négatif qui apparaît lorsque vous devez vous souvenir de trop de mots de passe de vos comptes. Pour évaluer l’acquisition et la compréhension des formes de mots et de la sémantique, nous utilisons plusieurs tâches, le rappel gratuit, la reconnaissance des indices, les décisions lexicales, la définition sémantique et le jugement sémantique. Dans le cadre de la tâche de rappel gratuit, les participants devaient reproduire autant de nouveaux formulaires de mots qu’ils pouvaient en les tapant dans la feuille de calcul préparée.Les tâches de reconnaissance et de décisions lexicales ont été utilisées les mêmes stimuli et la même vitesse de présentation et ne diffèrent que dans les instructions. Les éléments ont été présentés séquentiellement et au hasard. Dans la tâche de reconnaissance, les participants devaient appuyer sur le bouton un s’ils rencontraient le mot pendant l’expérience ou appuyer sur deux s’ils ne le voulaient pas.Dans la décision lexicale, ils ont dû appuyer sur le bouton un si présenté ce qui avait du sens ou appuyer sur deux si elle n’a pas. Des tâches sémantiques ont été utilisées pour estimer l’acquisition de significations normales et la correspondance entre cette signification et la forme de surface. Dans la tâche de définition sémantique, les participants reçoivent une liste des éléments, ceux présentés précédemment dans la phase d’apprentissage.Ils devraient essayer de définir chacune d’entre elles et de taper leurs définitions dans la feuille de calcul. Dans la tâche de jugement sémantique, les participants ont reçu un mot et trois définitions. Ils doivent choisir une définition correcte pour chaque mot en appuyant sur le bouton correspondant.Une seule des définitions était correcte. En outre, nous suggérons d’inclure aucune de ces options ou pas sûr. La stimulation électrique transcrânienne à courant direct, tDCS, génère des modulations neurologiques et une activité spontanée et neuronale.Dépendant de l’orientation des cellules par rapport au courant, le potentiel membranaire peut être légèrement déplacé vers l’hyperpolarisation. Par exemple, pour le système moteur, il se produit pendant la stimulation anodale, ou la dépolarisation pour la stimulation cathodique. Ce changement dans votre excitabilité neuronale conduira à diverses altérations temporaires de la fonction cérébrale, y compris les fonctions sensorielles motrices et cognitives de haut niveau.Ici, nous envisagerons l’application du TDCS à des domaines linguistiques tels que les domaines humains de Wernicke et Broca dans une expérience d’apprentissage de mots. Il est important de se rappeler la principale différence entre tDCS et d’autres méthodes non invasives de stimulation cérébrale, telles que la stimulation magnétique transcrânienne, d’abord, car il n’y a pas un moyen plus simple de déterminer la sensibilité au TDCS par évaluation de seuil, un protocole unique est appliqué pour tous les sujets. Deuxièmement, il est très difficile d’estimer avec précision la zone de stimulation.On ne peut parler que de la zone hypothétique. Troisièmement, il est également difficile d’estimer la durée des effets de stimulation hors ligne. Vraisemblablement, l’effet principal de la stimulation sont observés jusqu’à une heure après l’arrêt de la stimulation.Cependant, l’effet de la stimulation peut parfois être détecté même un jour après la stimulation. Il existe trois types de stimulation, cathodale, avec une électrode cathodique au-dessus de la zone cible, anodale, avec l’anode au-dessus de la zone cible, et le placebo, ou stimulation simulée. Utilisez des électrodes éponges mesurant cinq par cinq centimètres.Les électrodes doivent être trempées dans la solution saline physiologique pendant cinq minutes avant l’application. Afin de minimiser l’effet de la stimulation sur d’autres zones du cerveau mettre l’électrode anodale à la base du cou sur le côté droit. Nous utilisons des électrodes spongieux mesurant deux par cinq centimètres.Une attention particulière devrait être accordée pour éviter la propagation de la solution au-delà des limites de la zone d’application d’électrodes. Un soin particulier doit être pris pour garder la zone d’électrode environnante au sec. Le protocole optimal pour la stimulation cathodique est la stimulation d’un courant milliamp pendant 10 minutes.Tout d’abord, le courant monte à un milliamp au cours des 20 premières secondes, et à la fin de la stimulation, il diminue à zéro dans les 20 dernières secondes de la stimulation. Les ensembles avec des phrases contextuelles contenant les mots nouveaux sont présentés dans un ordre aléatoire. Chaque phrase commence par une présentation mot par mot.Après cela, toute la phrase apparaît à l’écran pour assurer sa pleine compréhension. Les participants doivent appuyer sur un bouton de réponse indiqué avec leur index de la main gauche après avoir lu toute la phrase. La main gauche est utilisée pour réduire les interférences avec les erreurs de langage de l’hémisphère gauche.La durée de la présentation de la phrase est de cinq secondes. Puis un réticule apparaît au centre de l’écran pendant 500 millisecondes et la phrase suivante commence. Les ensembles des phrases sont séparés les uns des autres par l’apparition de trois réticules pendant deux secondes.Chaque nouvelle présentation conceptuelle commence par un autre réticule présent pendant 500 millisecondes avant que les mots de phrase ne soient flashés. Chaque mot est présenté pendant 500 millisecondes, l’écran vide et la couleur d’arrière-plan entre les mots en une phrase pendant 300 millisecondes. Nous avons utilisé une batterie de tests différents puisque les effets tDCS sur le traitement de la langue ne sont pas bien connus.Pour évaluer les effets d’apprentissage immédiatement et après l’étape de consolidation du jour au lendemain, nous recommandons de briser le stimulus mis en deux sous-ensembles, répartis également entre les conditions de stimulation et contrebalancés dans l’ensemble du groupe en question. Nous accomplissons les tâches d’évaluation immédiatement après le protocole d’apprentissage et après un délai de 24 heures. Ce protocole permet l’analyse des données à l’aide de différents tests comparant deux ensembles d’échantillons provenant de distributions continues avec des médianes égales, comme le test Wilcox et Rank Sum, ou le test Mann-Whitney U, ou des médianes pour échantillonner t-test si la distribution est normale.Au sein de chaque groupe, il y avait des différences notables dans les scores d’exactitude et les temps de réaction entre les deux séances d’évaluation. Dans le groupe factice, la reconnaissance de mots nouveaux était nettement meilleure le premier jour que le deuxième. Dans le groupe cathodal la latence de temps de réaction dans la tâche de reconnaissance était significativement plus rapide pour des mots nouveaux que pour des mots pseudo concurrents le premier jour, mais pas sur le deuxième.Les résultats de la tâche de décision lexicale ont montré qu’après stimulation cathodale le premier et le deuxième jour il y avait sensiblement meilleure exécution pour des mots nouveaux que pour des concurrents de mot pseudo. Dans le groupe factice, cependant, cet effet était significatif le deuxième jour seulement. tDCS des cortices de langue illustrés ici par la région de Wernicke produit un modèle complexe des résultats comportementaux.La présentation contextuelle de nouveaux mots après tDCS élargit considérablement les possibilités d’étude simultanée de l’acquisition de la forme de mot en soi et de sa sémantique. Pour désengager les différents effets, une batterie de différents tests est nécessaire, qui pourrait tester les processus à différents niveaux de mémoire à court et à long terme, l’accès lexical, le traitement sémantique, et ainsi de suite. Les effets cognitifs obtenus au cours de la phase transitoire de stimulation sont maintenus sur une plus longue période et peuvent donc être éventuellement utilisés pour moduler l’acquisition et le traitement de mots dans des contextes pratiques.

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