Aree cerebrali coinvolte nella memoria del suono e della parola parlata

Obbiettivo:

Gli esseri umani sono gli unici animali che usano il linguaggio per comunicare tra loro. Tra molti altri requisiti, gli esseri umani hanno bisogno di un'eccellente memoria uditiva a lungo termine per essere in grado di padroneggiare il complicato compito di imparare una lingua. Non è ancora del tutto chiaro quali regioni del cervello siano coinvolte nel trasferimento degli stimoli uditivi nella memoria a lungo termine. L'obiettivo di questa proposta di ricerca è esaminare se le strutture cerebrali note per essere essenziali nella produzione del linguaggio svolgano anche un ruolo importante nella codifica degli stimoli uditivi nella memoria a lungo termine.

Popolazione studiata:

Proponiamo di utilizzare la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) per esaminare il ruolo di

aree corticali frontali e temporo-parietali nella memorizzazione degli stimoli uditivi nella memoria a lungo termine. L'intero studio comprenderà tre esperimenti. Ciascuno dei tre esperimenti sarà composto da una a tre sessioni. Le sessioni 1 e 2 saranno obbligatorie in ogni esperimento. La sessione 3 sarà richiesta solo se si ottengono risultati positivi nella sessione 2. Ogni partecipante può partecipare solo a uno dei tre esperimenti previsti.

Nell'esperimento 1, analizzeremo il potenziale ruolo dell'area di Broca nella memoria uditiva. Se scopriamo che la rTMS nell'area di Broca interferisce con le prestazioni del compito di memoria, condurremo un controllo (sessione 3) per determinare se la menomazione sia effettivamente dovuta all'interferenza con la percezione dello stimolo piuttosto che con la memoria, di per sé. Condurremo l'esperimento 2 per studiare il possibile ruolo della regione di Wernicke nella memoria uditiva. Condurremo l'esperimento 3 per studiare il ruolo della corteccia premotoria ventrale (PMv) nella memoria uditiva.

Negli esperimenti 2 e 3 condurremo anche la stessa sessione di controllo 3, come nell'esperimento 1 se la rTMS compromette le prestazioni nel compito di memoria uditiva. Tutti gli esperimenti consisteranno in due sessioni e una terza sessione aggiuntiva se viene rilevata una compromissione indotta da rTMS. In tal caso tutti i partecipanti verranno richiamati per l'esperimento di controllo. Durante la sessione 1, verrà eseguito un esame neurologico e verrà eseguita una risonanza magnetica clinica, anatomica e funzionale (risonanza magnetica per immagini) (RM funzionale per la seconda ripetizione dell'esperimento 1 e per l'esperimento 3). Nella sessione 2, rTMS verrà utilizzato nel tentativo di interrompere temporaneamente la funzione dell'area di Broca (esperimento 1), TPJ (esperimento 2) o PMv (esperimento 3) mentre i partecipanti eseguono un compito di memoria di riconoscimento uditivo. Interrompendo temporaneamente il funzionamento corticale in quelle regioni localizzate, saremo in grado di determinare se la loro funzione è cruciale o meno per codificare gli stimoli uditivi nella memoria a lungo termine. Nella sessione di controllo, da condurre solo se il compito sperimentale produce un risultato positivo (cioè menomazione), testeremo la percezione uditiva chiedendo ai partecipanti di esprimere giudizi uguali/diversi sulle coppie di stimoli (simili a quelli utilizzati nella sessione 2) presentati con un ritardo molto breve utilizzando la stessa routine rTMS della sessione 2.

Con emendamento, desideriamo espandere la sessione 1 per includere l'imaging MRI funzionale (fMRI) progettato per identificare e perfezionare gli obiettivi per l'interruzione da rTMS nella sessione successiva: area di Broca (esperimento 1) e PMv (esperimento 3). Nello specifico, intendiamo (1) ripetere l'Esperimento 1 del protocollo approvato utilizzando la localizzazione fMRI in altri 15 soggetti e (2) procedere con l'Esperimento 3 come descritto nel protocollo originale, anche con l'aggiunta della localizzazione fMRI. I risultati iniziali nell'esperimento 1 (area di Broca) non erano significativi, probabilmente perché i punti di riferimento anatomici sono incoerenti tra i soggetti (ad esempio, Amunts et al., 1999); un localizzatore fMRI in ogni soggetto potrebbe ridurre questa variabilità. A differenza del protocollo precedente, la sessione 1 non può essere saltata se il soggetto ha effettuato nell'ultimo anno un esame neurologico e una risonanza magnetica (l'esame può essere saltato, ma tutti i soggetti avranno bisogno della fMRI). Il numero massimo di sessioni per esperimento rimarrà invariato a tre: 1) esame di assunzione e risonanza magnetica anatomica/funzionale, 2) rTMS e 3) una sessione di controllo solo se si osserva un effetto significativo di rTMS.

Con emendamento, desideriamo anche considerare i tre esperimenti come indipendenti, piuttosto che ciascuno condizionato dall'esito degli esperimenti precedenti. Come descritto di seguito (sezioni 2.3-2.5), prove sperimentali implicano tutte e tre le regioni nella rete uditivo-motoria oggetto di studio. Prove preliminari indicano un effetto positivo nell'esperimento 2 (il TPJ), ma ciò non rende discutibile l'esperimento 3. Pertanto desideriamo applicare rTMS mirato alla fMRI all'area di Broca e PMv, in esperimenti indipendenti.

Misure di risultato:

Nella sessione 2, la misura dell'esito primario sarà il numero di stimoli uditivi ricordati correttamente. L'output secondario sarà il tempo di reazione durante la fase di riconoscimento dell'esperimento.

Nell'esperimento di controllo (se condotto) la misura primaria dell'esito sarà il numero di giudizi uguali/diversi corretti e, ancora una volta, il tempo di reazione sarà la misura secondaria.