Stimolazione transcranica della corrente diretta (tDCS) delle aree di Wernicke e Broca negli studi sull'apprendimento delle lingue e sull'acquisizione di parole

Sommario

Qui, descriviamo un protocollo per l'utilizzo della stimolazione transcranica a corrente diretta per esperimenti psico-e neurolinguistici volti a studiare, in modo naturalistico ma completamente controllato, il ruolo delle aree corticali del cervello umano nell'apprendimento delle parole, e un una serie completa di procedure comportamentali per la valutazione dei risultati.

Abstract

La lingua è una funzione molto importante ma poco compresa del cervello umano. Mentre gli studi sui modelli di attivazione del cervello durante la comprensione del linguaggio sono abbondanti, ciò che spesso manca criticamente è la prova causale del coinvolgimento delle aree cerebrali in una particolare funzione linguistica, non da ultimo a causa della natura umana unica di questa capacità e una carenza di strumenti neurofisiologici per studiare le relazioni causali nel cervello umano in modo non invasivo. Negli ultimi anni si è assistito a un rapido aumento dell'uso della stimolazione transcranica a corrente diretta (tDCS) del cervello umano, una tecnica non invasiva facile, economica e sicura che può modulare lo stato dell'area cerebrale stimolata (putativamente spostando l'eccitazione/ soglie di inibizione), consentendo uno studio del suo particolare contributo a funzioni specifiche. Mentre si concentra principalmente sul controllo motorio, l'uso del tDCS sta diventando sempre più diffuso nella ricerca di base e clinica sulle funzioni cognitive superiori, linguaggio incluso, ma le procedure per la sua applicazione rimangono variabili. Qui, descriviamo l'uso di tDCS in un esperimento di apprendimento di parole psicolinguistico. Presentiamo le tecniche e le procedure per l'applicazione della stimolazione catodale e anodale delle aree linguistiche principali di Broca e Wernicke nell'emisfero sinistro del cervello umano, descriviamo le procedure di creazione di insiemi equilibrati di stimoli psicolinguistici, un regime di apprendimento controllato ma naturalistico e una serie completa di tecniche per valutare i risultati dell'apprendimento e gli effetti della tDCS. Come esempio di applicazione tDCS, mostriamo che la stimolazione catodale dell'area di Wernicke prima di una sessione di apprendimento può avere un impatto sull'efficienza di apprendimento delle parole. Questo impatto è presente immediatamente dopo l'apprendimento e, soprattutto, conservato nel tempo più lungo dopo che gli effetti fisici della stimolazione svaniscano, suggerendo che il tDCS può avere un'influenza a lungo termine sull'immagazzinamento linguistico e sulle rappresentazioni nel cervello umano .

Introduzione

I meccanismi neurobiologici della funzione del linguaggio umano sono ancora poco compresi. Come fondamento della nostra capacità di comunicazione, questo tratto neurocognitivo umano unico svolge un ruolo particolarmente importante nella nostra vita personale e socio-economica. Eventuali deficit che colpiscono la parola e il linguaggio sono devastanti per i malati e costosi per la società. Allo stesso tempo, nella clinica, le procedure per il trattamento dei deficit di parola (come l'afasia) rimangono non ottimali, non da ultimo a causa della scarsa comprensione dei meccanismi neurobiologici coinvolti¹. Nella ricerca, il recente avvento e il rap....

Protocollo

Tutte le procedure sono state approvate dal comitato etico di ricerca locale dell'Università statale di San Pietroburgo, con il consenso ottenuto da tutti i partecipanti.

NOTA: Tutti i partecipanti devono firmare il consenso informato e compilare un questionario per attestare l'assenza di controindicazioni per la stimolazione tDCS (vedere Tecnica e considerazioni nell'uso della stimolazione transcranica transcranica ad alta definizione 4 x 1 Anello (HD-tDCS) di Willamar e colleghi¹²⁾e raccogliere altri dati rilevanti per lo studio come l'acuità visiva, la demografia, l'esperienza linguistica e la mano. Per quest'ulti....

Risultati

Mentre i dati sono stati analizzati per l'insieme specifico di compiti, va sottolineato che il set sviluppato di test e il paradigma potrebbe essere adattato a una varietà di esperimenti psicolinguistici. I risultati sono stati analizzati in termini di punteggi di precisione (numero di risposte corrette) e del tempo di reazione (RT) utilizzando il test di rango firmato Wilcoxon non parametrico e il test Mann-Whitney U tra i gruppi (condizioni di stimolazione catodale e fittizie). Differen.......

Discussione

I risultati evidenziano alcuni punti importanti che devono essere presi in considerazione quando si conducono ricerche psicolinguistiche in generale, e studi tDCS neurolinguistica in particolare. La stimolazione delle cortice linguistiche (esemplificata qui dall'area di Wernicke) produce un complesso modello di risultati comportamentali. A differenza della tecnica TMS, in cui è possibile interrompere completamente l'elaborazione vocale (ad esempio, il cosiddetto protocollo "arresto vocale")²¹, que.......