言語制御に対する背外側前頭前皮質の刺激の効果

健康なバイリンガルの言語生産に対する背外側前頭前皮質の刺激の影響

バックグラウンド：

言語は、2 つの主要な神経認知コンポーネントに依存しています。シルビアン周囲構造に依存する専用の言語ネットワーク、および前頭前野、特に左帯状回および背外側前頭前皮質（DLPFC）ネットワークに依存するドメイン一般制御実行および作業記憶システム。 実行システムは、バイリンガルの言語制御に関与することが知られていますが、多くの言語内処理、母語 (L1)、さらには第二言語生成 (L2) にも関与しています。

Anodal-tDCS は、認知機能を改善するようです (例: 成人における作業記憶、複雑な言語的問題解決、抑制)。 単一言語話者および多言語話者の言語処理における実行機能の寄与が重要であるという事実にもかかわらず、それはあまり注目されていません。

標的：

この研究は、健康なバイリンガルの言語生産に対する、特に DLPFC によって補助される実行機能の変調の影響を実証することを目的としています。 研究者は、そのような影響が特に L2 に存在することを提案しています。

実験タスクでは、語彙戦略に依存する 2 つのタスク (L1 と L2 の画像命名タスクと単語翻訳タスク) で、健康な成人のバイリンガル被験者の左 DLPFC に対する tDCS (Anodal と Sham の比較) による前頭前野刺激の影響をテストします。 tDCS に続いて実行されるこれらのタスクの EEG 相関が分析されるため、左前頭葉の調節によって誘発される行動の変化の根底にある時空間的な脳のダイナミクスを正確に調査できます。 仮説は次のとおりです。

1. A-tDCS による左 DLPFC の活性化は、特に L2 命名およびベースライン パフォーマンス (偽 tDCS) に対する翻訳タスクでパフォーマンスを向上させます。
2. A-tDCS は、言語タスクに関連する皮質活動を変更すると予想されます。 命名中、EEG分析は、刺激の主な効果と、地形レベルでの言語（L1またはL2）因子と刺激（偽、陽極）との相互作用を示し、L1よりもL2の方が大きい前頭前野の影響を示します。 L2 の tDCS による ERP 変調のレイテンシにより、名前付けパフォーマンスの改善の根底にあるダイナミクスと言語計画プロセスをターゲットにすることができます。

方法:

実験タスクには、健康な L1-L2 アンバランスな被験者が含まれます。 研究者は、tDCS を使用して命名および翻訳能力に対する DLPFC 刺激の影響と、L1 および L2 の EEG 相関を分析します。 予測では、左前頭前野の陽極刺激は、特に第 2 言語の言語パフォーマンスを向上させるというものです。 脳波分析は、2 つのタスクに関与する実行プロセスの時空間ダイナミクスを解明します。

脳波 脳波は、頭皮上のニューロンによって生成される電気的活動を高い時間分解能で記録するための直接的な非侵襲的手法です。 脳波記録は、頭皮に電極を配置することによって得られます。 イベント関連の可能性は、オフラインで処理/分析されます。

tDCS TDCS は、一般集団で広く使用できる脳刺激の手頃な価格で安全な方法です。 tDCS では、大脳皮質は 2 つの電極 (35 cm2 と 70 cm2、脳の特別な領域をターゲットとする「アクティブ」電極と「リターン」電極) を通る弱い定電流 (1-2 mA) によって刺激されます。 この弱い電流は、刺激の期間を超えて持続する皮質興奮性の焦点変化を誘発する可能性があります。 一般に、陽極刺激 (A-tDCS) は神経細胞を脱分極させて興奮性を高めると考えられていますが、陰極刺激 (C-tDCS) は偽刺激とは逆の効果があります。 シャム tDCS (S-tDCS) は、被験者が短い電流を受け取るが、刺激装置が刺激時間の残りの部分でオフのままである制御条件を指します。 このように、S-tDCS を受けた個人は、長期的な刺激を受けていないことに気づいていません。シナプス前および後ニューロンの可能性)。

言語能力評価 言語への没入度を評価するために、参加者は習得年齢、フランス語と英語が話されている地域にどのくらい住んでいたか、家族で、子供の頃、現在の日常生活で話されていた言語、学校の内外で言語を習得した。 自己評価の部分では、参加者は自分の読み、話し、理解、書きのスキルをどのように評価するかを 1 から 100% までのアナログ スケールで示します。 さらに、コンピューターベースのDIALANG言語診断システムのサブテストを使用して、読解力を評価します。

手順 この研究は、2 つのセッションで構成され、各セッションは 1 週間間隔で、バランスのとれた順序で行われます: 1. 陽極 A-tDCS、2. 偽 tDCS。 両方のセッションで、同じ評価/タスクが使用されます。

• A-tDCS 介入: アクティブな陽極電極を DLPFC の上に配置し、リターン電極を反対側の眼窩上領域に配置します。 電極間に1.5mAの直流電流が20分間流れます。 電流による損傷を軽減するために、刺激の開始時、電流は 30 秒間で 0 から 1.5mA に達し (フェードイン)、終了時には 15 秒間で 1.5mA から 0 に減少します (フェードアウト)。
• シャム tDCS 介入: パラメータは A-tDCS を模倣します (つまり、 電極の配置、フェードイン、および電流強度)、刺激の持続時間を除く: 電流は 30 秒で 1.5mA に達し (フェードイン)、30 秒間しか持続せず (刺激の最初の感覚を与えるため)、その後減少します。 0に。

2 つの言語のコンテキストは、2 つのセッションのそれぞれで、科目全体でバランスの取れた順序で提示されます。 各言語コンテキストセッションの開始時に、関心のある言語を活性化するために、対応する言語で書かれた短いテキストが被験者に表示されます。 参加者は、LCD 画面の前にある、電気的にシールドされた音響減衰ブースに着席します。 刺激の配信と応答の記録は、E-Prime 2.0 を使用して制御されます。 刺激は画面中央に表示されます。

刺激とタスク EEG 記録なしの言語的および非言語的流暢性タスク tDCS の 15/20 分に、L1 の言語的流暢性タスクが行われます (被験者は、で始まるできるだけ多くの単語に名前を付けるように求められます1分間に特定の文字）。 16/20 分の時点で、非言語的流暢性タスク (5 点テスト、つまり、固定された対称的に配置された点 (5 点) の 40 の正方形を含む紙 1 枚) が参加者に提示されます。 参加者は、2 分間に 2 つの点を結ぶ少なくとも 1 本の線で点を結んで、できるだけ多くの異なる図を作成するように求められます)。 そして 18/20 分では、L2 の流暢な言語が 1 分間行われます (Nitsche と Paulus によると、tDCS の効果は 4/20 分の刺激で最大に達します)。

EEG 測定中の L1 および L2 でのネーミング タスク ネーミング タスクは、70 枚の写真のコーパスに基づいて行われます。対応する単語は、関連する心理言語学的要因に基づいて英語とフランス語で照合されます。 刺激は、Snodgrass および Vanderwart のイメージ バンクから選択された、製造されたオブジェクト (ツール、家具、衣服、キッチン オブジェクト、電気機器、車両など) または生物オブジェクトを表す黒と白の線画 (それぞれ 8.5 x 8.5 cm) で構成されます。語彙および語彙以前の規範とデータベースに。 命名タスクは、L1 に 1 つ、L2 に 1 つの 2 つのブロック (各ブロックは 70 枚の画像) で構成され、2 つのブロックの間には 2 分間の休止があります。 ブロックの順序は相殺されます。 各試行では、300 ミリ秒の固定クロスの後、画像が中央 (1000 ミリ秒) に表示されます。 サブジェクトは、オブジェクトに名前を付けるために最大 2000 ミリ秒かかります。

EEG 測定中の L1 および L2 への翻訳タスク 次に、8 分間で 100 語 (5 文字の長さ) を L1 から第 2 言語 (L2) に、またはその逆に翻訳するオフライン タスクを実行します。 翻訳の両方の意味がランダムに混合され、作業メモリの負荷が増加します。 翻訳コーパスは各言語の 50 語で構成され、L1 と L2 で頻度、音節の長さ、音素が一致しています。 画面に単語が表示され、被験者は各単語を他の言語に翻訳するよう求められます。 単語は、300 ミリ秒の凝視クロスの後、画面に 1500 ミリ秒表示されます。 サブジェクトは、翻訳を行うために最大 2500 ミリ秒かかります。

行動および脳波分析 行動分析 最初の行動分析では、ネーミングと翻訳のパフォーマンス、および両方の言語での発話開始の遅延を比較します。

統計分析は、被験者内要因として言語 (L1; L2) および刺激 (Anodal、Sham) を使用した 2X2 実験計画に従って実施されます。 研究者の主な関心は、言語と刺激の間の相互作用用語です。 研究者は、L1 ではなく L2 のパフォーマンスを改善する A-tDCS による左 DLPFC 刺激によって相互作用が駆動されることを期待しています。

イベント関連電位 (ERP) 分析 ERP は、(1) 頭皮で記録された電場構成の動的変化と準安定機能への時間的セグメンテーションの時間的多因子統計的評価を可能にする段階的な手順を使用して分析されます。頭蓋内発電機の構成の変調を索引付けするミクロ状態、(2) 頭蓋内発電機の応答強度のグローバル電界電力索引付け変調、(3) 頭蓋内分散線形電源推定。 これらの分析は、ERP 期間全体の各時間枠に対して実施されます。ただし、特定の時間ウィンドウは、メタ分析と調査員の以前の結果に従って、調査員の要因に敏感になるように計画されています。語彙選択は、画像の提示後 170 から 270 ミリ秒の間に発生すると考えられているため、200 時間までの最初の時間ウィンドウがあります。ミリ秒、200 から 300 ミリ秒の間の 2 番目の時間ウィンドウ、および以前の研究における字句音韻符号化に対応する後の時間ウィンドウ (300 から 450 ミリ秒)。 主な影響は、振幅、持続時間、およびシーケンスに関して、L1 および L2 パターンになります。 次に、2 番目の主な効果は、発声が開始される前の早い時間枠での陽極 tDCS/偽 tDCS 効果になります。 研究者は、左 DLPFC 陽極-tDCS が L2 をより多く調節するという事実により、言語と刺激の間の相互作用を期待します。