Funciones del habla y de la memoria a corto plazo en la dislexia: un estudio combinado de MEG y EEG (SMeDy)

1. Antecedentes

   La dislexia del desarrollo es el trastorno del aprendizaje más prevalente que afecta la habilidad de lectura incluso en personas que tienen una inteligencia normal y disponibilidad total de educación (Lyon et al., 2003). Es altamente hereditario y se han identificado varios genes candidatos que contribuyen a la dislexia (Scerri & Schulte-Körne, 2010). Se ha asociado una amplia gama de déficits con la dislexia, pero según la teoría más prevalente, su principal causa es el procesamiento fonológico deteriorado (Ramus, 2001). El MMN, cuyos generadores se superponen con las áreas cerebrales que se informa que tienen anomalías anatómicas en la dislexia, ha respaldado esta idea. Se han informado sistemáticamente amplitudes de MMN disminuidas en disléxicos para ciertas características de sonido del habla y no habladas (para una revisión, Kujala & Näätänen, 2001). Estos efectos se encontraron incluso en niños y bebés con un riesgo heredado de dislexia (Leppänen et al., 2002; Lovio et al., 2010). Además, un estudio reciente de nuestro grupo ha demostrado que los niños disléxicos tienen problemas para formar huellas de memoria para las palabras (Kimppa et al., en prep.), mientras que tanto el sistema auditivo de los adultos lectores normales (Shtyrov et al., 2010) y los niños (Kimppa et al., en prep.) demostraron formar rápidamente representaciones de palabras nuevas.

   Recientemente se sugirió que los déficits fonológicos en la dislexia pueden ocurrir debido a deficiencias en diferentes pasos del procesamiento del sonido. Según esta teoría, las personas disléxicas se pueden dividir en diferentes subgrupos. Ramus y colegas (2013) sugirieron que las personas disléxicas muestran un deterioro en las representaciones fonológicas o en etapas posteriores de procesamiento como un deterioro en las habilidades fonológicas.

   El proyecto actual utilizará grabaciones electroencefalográficas (EEG) y magnetoencefalográficas (MEG) combinadas y pruebas neuropsicológicas y de percepción para determinar cómo las representaciones neurales fonológicas deterioradas frente a las habilidades fonológicas contribuyen a la dislexia. Definidos como cambios bloqueados en el tiempo a estímulos externos en EEG y magnetoencefalograma MEG, los potenciales relacionados con eventos (ERP) y los campos relacionados con eventos (ERF), respectivamente, podrían proporcionar un índice objetivo de procesamiento de información en el cerebro humano. Tanto el método EEG como el MEG ofrecen una alta resolución temporal. El beneficio de MEG es ofrecido por una localización más exacta de las fuentes neurales activadas debido a un efecto disminuido de las distorsiones causadas por el cráneo y el tejido que en el proceso de localización de fuentes de EEG. Complementará y agregará información más específica a la investigación ERP de dislexia adicional a los estudios anteriores que se realizaron principalmente con EEG. Para obtener un resumen de los estudios de dislexia realizados con MEG, consulte la revisión de Salmelin (2007).

   Las respuestas neuronales registradas con EEG y MEG se han utilizado ampliamente tanto al servicio de la investigación básica como de la investigación con orientación clínica. Durante los últimos años, una respuesta cortical denominada negatividad de desajuste (MMN) ha tenido un uso intensivo en la investigación de la percepción auditiva y sus déficits. MMN es un componente ERP provocado por cualquier cambio en algún aspecto repetitivo de la estimulación auditiva, con un pico de 100-200 ms desde el inicio del cambio y detectable tanto eléctricamente (MMN) como magnéticamente (MMNm). Se sugirió que MMN proporciona un índice de la memoria sensorial auditiva ("ecoica") y la detección automática (involuntaria) de cambios. También refleja las huellas de la memoria del sonido del habla específicas del idioma nativo (Näätänen et al., 1997). La MMN se suscita incluso cuando el sujeto no está prestando atención a los estímulos auditivos. Por lo tanto, ha sido popular en la investigación de una variedad de grupos de pacientes durante los últimos años (para revisiones, consulte Näätänen et al., 2007; Kujala et al., 2007).

   Además del procesamiento de sílabas o (pseudo-)palabras, se caracterizará la actividad neuronal durante la comprensión del habla compleja de la vida real mediante la grabación de MEG de prueba única. Un método de análisis sin modelo investiga las correlaciones entre sujetos (ISC) entre personas con y sin dislexia. Este enfoque dará una idea de las características del procesamiento auditivo en una condición más natural. Se ha demostrado que el método de ISC es viable en la investigación en condiciones naturales, p. ver películas o escuchar música, principalmente utilizando imágenes de resonancia magnética funcional (fMRI). Ha sido introducido por Hasson y sus colegas en 2004, quienes descubrieron que las regiones del cerebro se sincronizan entre sujetos durante la visualización de películas. En MEG, este enfoque solo se ha utilizado escasamente (p. Lankinen et al., 2014; Suppanen, 2014; Thiede, 2014). Sin embargo, confirma y complementa los resultados de la investigación fMRI. En la investigación del lenguaje, las correlaciones temporales que se investigaron con el método ISC solo se han informado en redes de estado de reposo en niños con dificultades de lectura (Dimitriadis et al., 2013). Los resultados confirman los hallazgos de los estudios de fMRI. Por lo tanto, el método ofrece información nueva y prometedora sobre los fundamentos neurales de la dislexia.

   La dislexia del desarrollo es un trastorno hereditario de origen poligénico. En los últimos años se han detectado varios genes candidatos (Kere, 2014 para una revisión), asociados con funciones de migración neuronal y procesamiento auditivo. Sin embargo, aún no se ha confirmado la conexión entre las respuestas auditivas del cerebro y la causa genética del trastorno. Se necesita más investigación sobre las conexiones entre los marcadores genéticos y neurales de la dislexia para verificar las diferentes hipótesis existentes.

   Actividad previa

   La investigación en el grupo de experimentadores ha demostrado que, a nivel de grupo, la discriminación cortical de bajo nivel de los sonidos y los sonidos del habla se ve afectada en la dislexia (Kujala, 2007 para una revisión). Esto se reflejó en respuestas MMN disminuidas (p. ej., Kujala et al., 2006; Schulte-Körne et al., 1998; Neuhoff et al., 2012) y en mejoras de MMN como resultado de la intervención de la dislexia (Kujala et al., 2001; Lovio et al., 2012). Estos resultados sugieren una fuerte conexión entre esta respuesta neuronal y la dislexia. Además, los resultados de los investigadores sugieren asociaciones débiles entre las representaciones neuronales de los sonidos del habla y las letras escritas en el cerebro de los disléxicos (Mittag et al., 2013), lo que podría reflejar déficits en las habilidades fonológicas en la dislexia. Además, los estudios llevados a cabo en el actual grupo de investigación han conducido a la identificación de genes candidatos de dislexia (p. Hannula-Jouppi et al., 2005; Schumacher et al., 2006). En una revisión reciente, se enumeraron nueve genes y cuatro loci de genes en un resumen de loci genéticos asociados con la dislexia del desarrollo (Kere, 2014). Se demostró que algunos genes candidatos estaban vinculados con conexiones axonales y otros con funciones de migración neuronal.

2. Objetivos y métodos

Este estudio tiene como objetivo determinar los fundamentos neurocognitivos de la dislexia y su conexión con los genes. Los procesos neuronales objetivo deteriorados en diferentes subgrupos de personas disléxicas involucran representaciones fonológicas frente a habilidades fonológicas. Las representaciones fonológicas se reflejan en la discriminación de bajo nivel de los sonidos del habla, mientras que las habilidades fonológicas se pueden reflejar en la integración audiovisual de las letras escritas y habladas. Con pruebas neuropsicológicas, se determinará qué participantes tienen principalmente representaciones del habla débiles o habilidades fonológicas deficientes. Se plantea la hipótesis de que los participantes con representaciones fonológicas débiles tienen respuestas MMN/MMNm disminuidas. Sin embargo, se espera que los participantes que no tienen estos problemas, sino que tienen habilidades fonológicas deficientes, tengan respuestas MMN/MMNm normales, pero respuestas deficientes que reflejen la integración audiovisual, como la ausencia de diferencias en los efectos del texto impreso frente al material visual sin sentido en las etapas tempranas. Discriminación auditiva del habla. Se supone que estos dos tipos de grupos disléxicos tienen alteraciones en genes candidatos a dislexia parcialmente diferentes.

Se investigará el procesamiento auditivo en el cerebro en condiciones más complejas del mundo real utilizando MEG de prueba única durante la presentación de los sonidos naturales del habla. Se espera que la actividad cerebral sincronizada difiera entre el grupo disléxico y el de control. Específicamente, se espera que los sujetos disléxicos muestren una disminución de la sincronía en la corteza temporoparietal izquierda (Temple, 2002). Además, los datos de un solo ensayo podrían mostrar una conexión con los genes, como lo sugieren Giraud y Ramus (2013), quienes plantearon la hipótesis de que una interrupción de las oscilaciones corticales auditivas modifica el acceso a las representaciones fonológicas.

Se sabe que la dislexia está asociada con varios genes candidatos (para una revisión, consulte Kere, 2014). Los genes candidatos están asociados con las habilidades del lenguaje y con los ERP del cerebro. La investigación genética en cooperación con el laboratorio del Prof. Juha Kere en el centro de investigación Folkhälsan en Biomedicum, Helsinki o el Karolinska Institutet, Estocolmo, tendrá como objetivo probar la conexión entre los genes candidatos de dislexia y la actividad del cerebro relacionada con eventos neuronales con estímulos de pseudopalabras.

Estímulos y procedimiento

Las respuestas de MMN y MMNm a los cambios de sonido en la pseudopalabra /tata/ (vocal, duración de la vocal y cambios en la frecuencia de las sílabas) se registrarán mientras los participantes asisten a una película o ven estímulos de pseudopalabras presentados visualmente al mismo tiempo. Durante la condición auditiva, los sujetos verán una película silenciada mientras se les presentan estímulos "estándar" frecuentes, a saber, una pseudopalabra (/ tata /) y estímulos auditivos "desviados" poco frecuentes (ver más abajo). La tarea es asistir a la película e ignorar los sonidos de fondo. La condición audiovisual incluye los mismos estímulos de pseudopalabras, pero en lugar de ver una película, los sujetos verán las letras escritas de la pseudopalabra presentada o una imagen codificada de las letras de la pseudopalabra. Los distractores, como contar estímulos desviados o diferentes formas y colores del estímulo visual, serán la tarea principal de los participantes. Se les indicará que ignoren los sonidos.

Los estímulos de pseudopalabras son los siguientes:

• estándar: /tata/
• vocal desviada: /tato/
• frecuencia desviada - frecuencia más alta en la segunda sílaba
• duración desviada: /tataa/ - 2ª sílaba dos veces más larga que en el estándar

Los estímulos se presentarán en un diseño combinado de funciones múltiples y extraño (Näätänen et al., 2004). Todos los tipos de desviación se presentarán en la misma secuencia con 1-4 estándares entre cada 2 desviaciones sucesivas.

Además de registrar las respuestas de MMNm, se registrará un registro continuo de actividad cerebral de un solo ensayo para un estímulo del mundo real. Se presentarán aproximadamente 8 minutos de habla natural (hablante finlandés) a ambos grupos con la tarea de simplemente escuchar y mantener los ojos abiertos. Una grabación de 8 min durante el descanso con los ojos abiertos completará la adición.

Para examinar las diferencias en las habilidades cognitivas generales y el perfil de desempeño entre los grupos, los participantes se someterán a pruebas de comportamiento. Las características de la dislexia se evaluarán con partes de la prueba de dislexia de Nevala (Nevala et al., 2006). El cociente de inteligencia (CI) general y de rendimiento, así como la memoria fonológica y de trabajo, se evaluarán utilizando la escala de inteligencia de Wechsler (WAIS-III; Wechsler, 1997a) y subpruebas de la escala de memoria de Wechsler (WMS-III; Wechsler, 1997b). La denominación fonológica se evaluará con la prueba rápida de denominación de estímulo alternativo (RAS, por sus siglas en inglés) para velocidad y precisión (Wolf, 1986). Estas o las pruebas neuropsicológicas correspondientes se realizarán en máx. 2 horas en una sesión de prueba independiente de la sesión MEG.

Además, una enfermera capacitada recolectará muestras de saliva o sangre (2x9 ml de sangre) después de la aprobación del sujeto. El ADN se extraerá de estas muestras y se almacenará en el centro de investigación Folkhälsan en el laboratorio de Juha Kere. El análisis de ADN se centra en cualquier gen candidato relacionado en sus diferentes variantes utilizando técnicas de secuenciación de ADN para determinar los genotipos (Taqman, Sequenom). Se buscan posibles vínculos entre la actividad eléctrica y magnética del cerebro y los genes candidatos para la dislexia.