Stabilire il ruolo delle cortecce premotorie e motorie nell'apprendimento motorio del linguaggio facilitato da tDCS

Panoramica dello studio

Gruppi di partecipanti non compromessi riceveranno tutti un addestramento motorio vocale di non parole e verranno confrontate sei condizioni tDCS: tDCS anodico su regioni motorie vocali; tDCS catodica sulle regioni motorie del linguaggio; tDCS anodica sopra le regioni frontali sinistre; tDCS catodica sulle regioni frontali sinistre; stimolazione catodica su regioni motorie non vocali (anodica già raccolta); e fittizio tDCS (nessuna stimolazione). Ciò affronterà una domanda scientifica di base sul fatto che il meccanismo alla base dell'apprendimento motorio del linguaggio richieda la stimolazione delle regioni corticali premotorie e motorie, il che ha implicazioni per il trattamento del disturbo del linguaggio acquisito. La misura dell'esito primario sarà la differenza nell'accuratezza della produzione e i cambiamenti nell'acuità motoria (misurata con la durata) della produzione di nuovi gruppi di consonanti.

Metodi e procedure I partecipanti verranno in aula e la procedura verrà discussa con loro. Ciò includerà familiarizzarli con il dispositivo tDCS e spiegare come funziona, assicurandosi ancora una volta che non soddisfino nessuno dei criteri di esclusione e spiegando i possibili effetti collaterali del formicolio transitorio e/o arrossamento durante la stimolazione. Spiegheremo che tutte le protezioni appropriate sono in atto. Spiegheremo anche la natura a singolo cieco dello studio in quanto i partecipanti possono ricevere una stimolazione attiva o una stimolazione fittizia. La spiegazione e la stimolazione stessa saranno eseguite da individui che hanno ricevuto formazione e certificazione nell'uso sicuro di tDCS. Dopo aver determinato l'idoneità del partecipante allo studio attraverso la familiarizzazione con l'attrezzatura, compileranno il modulo di consenso. In totale, ci saranno due visite, con la prima visita della durata di circa 85 minuti e la seconda visita di circa 15-20 minuti.

Stimoli del linguaggio. Gli stimoli vocali sono non parole disillabiche che iniziano con gruppi di consonanti nativi non nativi (ad esempio, GDEEVOO; FNEEGDWOP). Verranno utilizzati otto cluster non nativi, con quattro nonword per ciascun cluster addestrato durante la sessione pratica e quattro salvate per il test della sessione di conservazione. Tutte le non parole conterranno suoni e sequenze inglesi legali diverse dal gruppo di consonanti iniziale, ma differiranno nella forma consonante-vocale (CV) delle sillabe (ad esempio, GDEEVOO /gdivu/ ha la forma [CCV.CV]; FNEEGDWOP /fnigdw? p/ ha la forma [CCVC.CCVC]). Gli stimoli uditivi sono già stati registrati da un oratore bilingue russo-inglese addestrato foneticamente utilizzando un microfono montato sulla testa Shure SM-10 collegato a un registratore digitale Marantz PMD660. I file sonori sono stati uniti per lasciare 10 ms di silenzio all'inizio e all'offset di ciascun elemento utilizzando Praat e l'ampiezza dello stimolo è stata normalizzata. Ai partecipanti sono state presentate anche versioni ortografiche delle non parole per garantire che gli errori nella produzione di cluster non derivino da una percezione errata.

Procedura del compito di apprendimento motorio del linguaggio. Tutti i test si svolgeranno in una sala prove insonorizzata. I partecipanti si siederanno davanti a un computer e le loro produzioni sono state registrate utilizzando un microfono Shure BETA 58A in un'asta per microfono da tavolo collegata al Marantz PMD660. Questa configurazione consente al partecipante di avere la configurazione tDCS sul cuoio capelluto durante l'attività di apprendimento.

Pre-pratica. Per garantire che le persone comprendano il compito, forniremo due elementi in pre-pratica ("FTAKE" e "FNIP"). Questi elementi sono stati selezionati perché la percezione di questi cluster da parte degli ascoltatori inglesi è in genere accurata, consentendoci di fornire facilmente un feedback accurato. Forniremo istruzioni sulla produzione accurata di gruppi di consonanti per tutti. La pre-pratica durerà circa due minuti.

Pratica. Durante la pratica, i partecipanti produrranno 4 non parole per cluster (32 non parole con cluster illegali in totale) sette volte ciascuna insieme a 62 stimoli di riempimento che non contengono cluster. Gli ordini casuali di presentazione dello stimolo sono stati generati e modificati per garantire che nessuno stimolo venga presentato due volte di seguito. Gli elementi saranno bilanciati tra i partecipanti in modo tale che metà dei partecipanti sarà addestrata su una metà delle non parole e l'altra metà sulle altre non parole. Per ogni stimolo, ai partecipanti verranno presentate simultaneamente sia la versione uditiva che quella ortografica. La sessione pratica sarà strutturata per includere una grande quantità di pratica dei cluster presentati in modo casuale e in vari contesti. Non verrà fornito alcun feedback online data la difficoltà di percepire l'accuratezza di questi cluster. L'intera sessione di pratica durerà circa 25 minuti.

Ritenzione. Le sessioni di conservazione a breve termine (R1) e a lungo termine (R2) saranno identiche, con R1 che inizierà circa 30 minuti dopo la fine della pratica e R2 che si svolgerà in una sessione separata due giorni dopo. Per ogni cluster, i partecipanti produrranno le quattro non parole addestrate così come quattro nuove non parole non addestrate che iniziano con il cluster. Ogni stimolo verrà prodotto tre volte (192 stimoli di cluster totali) durante le sessioni di ritenzione, con ulteriori 110 elementi di riempimento che non contengono cluster. Gli stimoli saranno randomizzati e presentati elettronicamente.

procedura tDCS. Gli elettrodi tDCS verranno posizionati su tutti i partecipanti nella configurazione appropriata per il loro gruppo assegnato in modo casuale. I partecipanti trascorreranno i primi 10 minuti di stimolazione eseguendo attività di memoria di lavoro computerizzata (ad esempio, cifre avanti e indietro e intervallo di blocchi, tutte con risposte da tastiera o pulsante), in linea con la nostra precedente scoperta che la stimolazione prima dell'attività di apprendimento vocale può facilitare l'apprendimento aggiuntivo . Uno stimolatore di corrente a batteria Soterix 1x1 ha erogato corrente utilizzando elettrodi di gomma-carbonio (35 cm2) circondati da spugne imbevute di soluzione salina. Gli elettrodi verranno posizionati in base alla condizione assegnata in modo casuale con il posizionamento dell'elettrodo fittizio suddiviso tra le configurazioni degli elettrodi. Per i partecipanti che ricevono tDCS attivo, il dispositivo fornirà 1 mA di corrente per 20 minuti. Per la finta tDCS, la corrente aumenterà fino a 1 mA in 30 secondi per simulare la sensazione di stimolazione, ma poi diminuirà immediatamente e si spegnerà. L'intensità e la durata della stimolazione sono state selezionate in base ai parametri più comunemente utilizzati in letteratura.

Active/sham viene impostato con un singolo interruttore sul nostro dispositivo e verrà eseguito in anticipo da un membro separato del team di ricerca. I partecipanti saranno ciechi rispetto alle condizioni di stimolazione. Ai partecipanti verrà chiesto in quale condizione tDCS credevano di trovarsi il giorno 2; in uno studio precedente nel nostro laboratorio di 80 partecipanti, i partecipanti avevano la possibilità di identificare con precisione la loro condizione (44/80 identificavano correttamente la loro condizione, con 22/40 falsi e 22/40 attivi che identificavano accuratamente la condizione).

Assegnazione di gruppo.

Sulla base dell'assegnazione casuale del gruppo, i soggetti completeranno i 35 minuti successivi al consenso informato come segue:

1. I gruppi tDCS attivi riceveranno tDCS attivi in ​​una delle condizioni descritte nella sezione 2.1. per 20 minuti. I primi 10 minuti coinvolgeranno attività non linguistiche, quindi inizierà l'attività motoria del linguaggio e durerà circa 25 minuti. La corrente si interromperà automaticamente dopo 20 minuti e l'attività di apprendimento motorio vocale continuerà.
2. Sham tDCS gruppi riceveranno sham tDCS, con gli elettrodi messi in una delle condizioni descritte nella sezione 2.1. La stimolazione aumenta fino a 1 mA in 30 secondi, quindi diminuisce e si spegne. I compiti comportamentali sono identici ai gruppi tDCS attivi. I primi 10 minuti coinvolgeranno attività non linguistiche, quindi inizierà l'attività motoria del linguaggio e durerà circa 25 minuti.

Tutti i gruppi di partecipanti si impegneranno quindi in compiti cognitivi e linguistici non correlati per 30 minuti, seguiti da memorizzazione e generalizzazione a breve termine. Tutti i partecipanti torneranno due giorni dopo per test di conservazione e generalizzazione a lungo termine.

MISURE DI RISULTATO

Precisione del cluster. Tutte le produzioni registrate contenenti gruppi di consonanti saranno trascritte utilizzando la forma d'onda acustica, lo spettrogramma e la percezione. Il tipo di errore più comune nella produzione di questi gruppi è l'inserimento di una vocale schwa tra le due consonanti (/gdivu/ -> [gEdivu]) o prima del gruppo (/gdivu/ -> [Egdivu]). Poiché questi inserimenti sono difficili da percepire per gli anglofoni, useremo le proprietà acustiche per identificare la presenza di una vocale. Una vocale sarà identificata dalla presenza di una struttura formante nello spettrogramma (in particolare formanti superiori F2, F3, ecc., in quanto non confondibili con f0) e una corrispondente porzione vocalica (periodica) nella forma d'onda acustica. Altri errori come la cancellazione di consonanti (es. /gdivu/ -> [divu]) e la sostituzione (es. /gdivu/ -> [glivu]) saranno identificati percettivamente e verificati con la registrazione acustica. I suoni rimanenti nelle non parole (ad esempio, la porzione [ivu] di /gdivu/) saranno trascritti percettivamente. L'accuratezza del cluster riflette solo l'accuratezza delle prime due consonanti; l'accuratezza dell'intera non-parola riflette l'intero stimolo. Per ogni partecipante, il punteggio sarà completato da un singolo codificatore che è stato accecato dalla condizione tDCS del partecipante e dalla sessione da cui proviene ciascun token. L'affidabilità dell'intermediatore sarà valutata in due modi. In primo luogo, il 25% dei partecipanti verrà codificato completamente da due individui separati per calcolare l'accordo interintermediario punto a punto. In secondo luogo, ogni token /gd/ e /pt/ di ciascun parlante verrà analizzato per determinare se contenesse epentesi da due codificatori indipendenti mentre misurano la durata della sequenza burst-to-burst.

Durata da scoppio a scoppio. Come misura secondaria dell'acquisizione del cluster, esamineremo la durata dallo stop burst della prima consonante allo stop burst della seconda consonante nelle parole iniziali /gd/ e /pt/. Includeremo grappoli prodotti accuratamente e con epentesi. Una diminuzione di questa misura rifletterà i partecipanti che si avvicinano all'articolazione target. Verrà misurata anche la durata delle vocali che seguono il cluster per includerla come fattore nelle nostre analisi come proxy per la velocità di pronuncia. Ogni token /gd/ e /pt/ verrà valutato da due codificatori indipendenti per ciascuna di queste misure e verranno anche codificati per precisione e tipo di errore. Per ogni token in cui le misurazioni differiscono di oltre 5 ms, due codificatori riesamineranno l'elemento per concordare la misurazione. Questi saranno i valori finali utilizzati nelle analisi. Questo processo è stato standardizzato nel nostro laboratorio negli approcci alle misure di durata.