Wpływ stymulacji grzbietowo-bocznej kory przedczołowej na kontrolę języka

Wpływ stymulacji grzbietowo-bocznej kory przedczołowej na produkcję języka u zdrowych osób dwujęzycznych

Tło:

Język opiera się na dwóch głównych komponentach neurokognitywnych; dedykowana sieć językowa zależna od struktur perysylwiańskich oraz ogólny system kontrolno-wykonawczy i pamięci roboczej w domenie, oparty na sieciach przedczołowych, zwłaszcza lewego zakrętu obręczy i grzbietowo-bocznej kory przedczołowej (DLPFC). Wiadomo, że system wykonawczy uczestniczy w kontroli języka u osób dwujęzycznych, ale odgrywa również rolę w przetwarzaniu wielu języków wewnątrzjęzykowych, w przypadku języka ojczystego (L1), a jeszcze bardziej w produkcji drugiego języka (L2).

Anodal-tDCS wydaje się poprawiać funkcje poznawcze (np. pamięć robocza, rozwiązywanie złożonych problemów werbalnych, hamowanie) u dorosłych. Pomimo faktu, że wkład funkcji wykonawczych w przetwarzanie języka u użytkowników jednojęzycznych i wielojęzycznych jest kluczowy, nie poświęcono temu znacznej uwagi.

Cel:

Niniejsze badanie ma na celu wykazanie wpływu modulacji funkcji wykonawczych, szczególnie podtrzymywanej przez DLPFC, na produkcję języka u zdrowych osób dwujęzycznych. Badacze proponują, że taki wpływ będzie szczególnie obecny w L2.

Zadanie eksperymentalne przetestuje wpływ stymulacji przedczołowej przez tDCS (Anodal w porównaniu do Sham) na lewy DLPFC zdrowych dorosłych osób dwujęzycznych podczas dwóch zadań polegających na strategiach leksykalnych: zadania nazywania obrazków w L1 i L2 oraz zadania tłumaczenia słów. Korelaty EEG tych zadań wykonanych po tDCS zostaną przeanalizowane, co pozwoli nam dokładnie zbadać czasoprzestrzenną dynamikę mózgu leżącą u podstaw modyfikacji behawioralnych wywołanych modulacją lewych obszarów czołowych. Hipotezy są następujące:

1. Indukowana przez A-tDCS aktywacja lewego DLPFC zwiększy wydajność, szczególnie w nazewnictwie L2 i zadaniu translacji w porównaniu z wydajnością bazową (pozorowane tDCS).
2. Oczekuje się, że A-tDCS będzie modyfikować aktywność korową związaną z zadaniami językowymi. Podczas nazywania analizy EEG pokażą główny efekt stymulacji i interakcję między czynnikami Język (L1 lub L2) i Stymulacja (pozorowana, anodowa) na poziomie topograficznym, pokazując wpływ obszarów przedczołowych większych w L2 niż L1. Opóźnienie modulacji ERP przez tDCS w L2 pozwoli nam ukierunkować dynamikę i procesy planowania języka leżące u podstaw ulepszonej wydajności nazewnictwa.

Metody:

Zadanie eksperymentalne obejmie zdrowych niezrównoważonych osobników L1-L2. Badacze przeanalizują wpływ stymulacji DLPFC na zdolność nazewnictwa i translacji za pomocą tDCS oraz ich korelatów EEG w L1 i L2. Przewiduje się, że stymulacja lewego przedczołowego anodu zwiększy wydajność językową, szczególnie w L2. Analizy EEG pozwolą odkryć przestrzenno-czasową dynamikę procesów wykonawczych związanych z tymi dwoma zadaniami.

EEG EEG jest bezpośrednią, nieinwazyjną techniką rejestrowania aktywności elektrycznej wytwarzanej przez neurony na skórze głowy z wysoką rozdzielczością czasową. Rejestrację EEG uzyskuje się poprzez umieszczenie elektrod na skórze głowy. Potencjały związane ze zdarzeniami będą przetwarzane/analizowane offline.

tDCS TDCS jest tanią i bezpieczną metodą stymulacji mózgu, która może być szeroko stosowana w populacji ogólnej. W tDCS kora mózgowa jest stymulowana słabym, stałym prądem elektrycznym (1-2 mA) przez dwie elektrody (35 cm2 i 70 cm2, elektroda „aktywna”, która celuje w specjalny obszar mózgu i elektroda „powrotna”). Ten słaby prąd może indukować ogniskowe zmiany pobudliwości korowej, które trwają poza okresem stymulacji. Ogólnie rzecz biorąc, stymulacja anodowa (A-tDCS) ma depolaryzować neurony, prowadząc do wzrostu pobudliwości, podczas gdy stymulacja katodowa (C-tDCS) ma efekt odwrotny niż pozorowana. Pozorowany tDCS (S-tDCS) odnosi się do stanu kontrolnego, w którym pacjent otrzymuje krótki prąd, ale następnie stymulator pozostaje wyłączony przez resztę czasu stymulacji. W ten sposób osoby otrzymujące S-tDCS nie są świadome, że nie otrzymują przedłużonej stymulacji. Mechanizmy efektu tDCS dzielą się na synaptyczne (zmiany poprzez zmianę siły przewodzenia synaptycznego) i niesynaptyczne (przesunięcia spoczynkowej błony potencjał neuronów pre i postsynaptycznych).

Ocena biegłości językowej Aby ocenić zanurzenie językowe, uczestnicy zostaną zapytani o wiek, w jakim się nabyli, jak długo mieszkali w regionie, w którym mówiono językiem francuskim i angielskim, językiem używanym w rodzinie, w dzieciństwie, w bieżącym życiu codziennym oraz czy język został nabyty w szkole lub poza nią. W części samooceny uczestnicy wskażą na analogowej skali od 1 do 100%, jak oceniają swoje umiejętności czytania, mówienia, rozumienia i pisania. Ponadto do oceny sprawności czytania zostanie wykorzystany test cząstkowy z komputerowego systemu diagnostyki językowej DIALANG.

Procedura To badanie składa się z dwóch sesji, każda w odstępie jednego tygodnia, w kolejności przeciwwagi: 1. Anodowa A-tDCS, 2. Pozorowana-tDCS. W obu sesjach zastosowane zostaną te same oceny/zadania.

• Interwencja A-tDCS: Aktywną elektrodę anodową umieszcza się nad DLPFC, a elektrodę zwrotną nad przeciwległym obszarem nadoczodołowym. Pomiędzy elektrodami będzie płynął prąd stały o natężeniu 1,5 mA przez 20 minut. Aby zmniejszyć urazy spowodowane prądem, na początku stymulacji prąd osiąga wartość od 0 do 1,5 mA przez 30 sekund (zanikanie), a na końcu zmniejsza się od 1,5 mA do 0 w ciągu 15 sekund (zanikanie).
• Interwencja Sham-tDCS: Parametry naśladują A-tDCS (tj. rozmieszczenie elektrod, zanikanie i natężenie prądu), z wyjątkiem czasu trwania stymulacji: prąd osiągnie 1,5 mA w ciągu 30 sekund (zanikanie) i trwa tylko 30 sekund (aby dać początkowe odczucie stymulacji), a następnie maleje do 0.

Te dwa konteksty językowe zostaną przedstawione w ramach każdej z dwóch sesji w zrównoważonej kolejności między przedmiotami. Na początku każdej sesji dotyczącej kontekstu językowego osobie badanej zostanie pokazany krótki tekst napisany w odpowiednim języku, aby aktywować interesujący ją język. Uczestnicy będą siedzieć w elektrycznie ekranowanej i wyciszonej kabinie przed ekranem LCD. Dostarczenie bodźca i rejestracja odpowiedzi są kontrolowane za pomocą E-Prime 2.0. Bodźce będą prezentowane na środku ekranu.

Bodźce i zadania Zadania dotyczące płynności werbalnej i niewerbalnej, bez rejestracji EEG W 15/20 minucie tDCS zostanie wykonane zadanie dotyczące płynności werbalnej w L1 (badany zostanie poproszony o wymienienie jak największej liczby słów, zaczynających się od określoną literę w ciągu 1 minuty). W 16/20 minucie uczestnikowi zostanie przedstawione zadanie płynności niewerbalnej (test 5 punktów, czyli kartka papieru z 40 kwadratami ustalonych symetrycznie ułożonych punktów (5 punktów). Uczestnik zostanie poproszony o wykonanie jak największej liczby różnych figur łącząc kropki co najmniej jedną linią łączącą dwie kropki w ciągu 2 minut). A w minucie 18/20, płynność słowna w L2 zostanie wykonana w ciągu 1 minuty (według Nitschego i Paulusa efekt tDCS osiąga maksimum przy 4/20 minucie stymulacji).

Zadanie nazywania w L1 i L2 podczas pomiarów EEG Zadanie nazywania zostanie wykonane w oparciu o zbiór 70 obrazów, z odpowiednimi słowami w języku angielskim i francuskim dopasowanymi do odpowiednich czynników psycholingwistycznych. Bodźce składają się z czarno-białych rysunków liniowych (każdy o wymiarach 8,5 x 8,5 cm) przedstawiających obiekty wytworzone (narzędzia, meble, ubrania, przedmioty kuchenne, urządzenia elektryczne, pojazdy itp.) lub obiekty żywe, wybrane z banku obrazów Snodgrass i Vanderwart według do norm leksykalnych i preleksykalnych oraz baz danych. Zadanie nazywania składa się z 2 bloków, jednego w L1 i jednego w L2 (każdy blok z 70 obrazami) z 2-minutową przerwą między dwoma blokami. Kolejność bloków zostanie zrównoważona. W każdej próbie obraz będzie prezentowany centralnie (1000 ms) po krzyżu fiksacji trwającym 300 ms. Podmiot będzie miał wówczas maksymalnie 2000 ms na nazwanie obiektu.

Zadanie tłumaczenia na L1 i L2 podczas pomiaru EEG Następnie wykonają zadanie offline polegające na przetłumaczeniu w ciągu 8 minut 100 słów (o długości 5 liter) z L1 na swój drugi język (L2) lub odwrotnie. Oba znaczenia tłumaczenia będą losowo mieszane, aby zwiększyć obciążenie pamięci roboczej. Korpus tłumaczeń składa się z 50 słów w każdym języku, dopasowanych w L1 i L2 pod względem częstotliwości, długości w sylabach i fonemach. Słowa zostaną wyświetlone na ekranie, a osoba badana zostanie poproszona o przetłumaczenie każdego słowa na inny język. Słowa zostaną wyświetlone na ekranie po 1500 ms po krzyżu fiksacji trwającym 300 ms. Osoba będzie miała maksymalnie 2500 ms na wykonanie tłumaczenia.

Analizy behawioralne i EEG Analiza behawioralna Pierwsza analiza behawioralna porówna wydajność nazywania i tłumaczenia, a także opóźnienia początku mowy w obu językach.

Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone zgodnie z projektami eksperymentalnymi 2X2 z językiem (L1; L2) i stymulacją (anodalną, pozorowaną) jako czynnikami wewnątrzobiektowymi. Głównym przedmiotem zainteresowania badaczy będzie termin interakcji między językiem a stymulacją. Badacze spodziewają się, że interakcja będzie napędzana przez lewą stymulację DLPFC z A-tDCS poprawiającą wydajność w L2, ale nie w L1.

Analizy potencjałów związanych ze zdarzeniami (ERP) ERP będą analizowane przy użyciu procedury krokowej, która pozwala na wieloczynnikową ocenę statystyczną w czasie (1) dynamicznych zmian konfiguracji pola elektrycznego zarejestrowanego na skórze głowy i ich czasowej segmentacji na quasi-stabilne czynnościowe mikro-stany indeksujące modulacje konfiguracji generatorów wewnątrzczaszkowych, (2) modulację indeksującą globalną moc pola elektrycznego siły odpowiedzi generatorów wewnątrzczaszkowych, (3) oszacowania wewnątrzczaszkowego rozproszonego liniowego źródła elektrycznego. Analizy te będą prowadzone dla każdego przedziału czasowego całego okresu ERP; jednakże planowane jest, aby określone okna czasowe były wrażliwe na czynniki badaczy zgodnie z metaanalizami i poprzednimi wynikami badaczy: uważa się, że selekcja leksykalna zachodzi między 170 a 270 ms po prezentacji obrazu, więc pierwsze okno czasowe będzie dostępne do 200 ms, drugie okno czasowe między 200 a 300 ms i późniejsze okno czasowe (300-450 ms) odpowiadające kodowaniu leksykalno-fonologicznemu w poprzednich badaniach. Głównym efektem będą wzorce L1 i L2 pod względem amplitudy, czasu trwania i sekwencji. Następnie drugim głównym efektem będzie anodowy efekt tDCS / pozorowany efekt tDCS we wczesnym oknie czasowym, zanim rozpocznie się wokalizacja. Badacze będą oczekiwać interakcji między językiem a stymulacją, ze względu na fakt, że lewa anoda DLPFC-tDCS będzie modulować L2 bardziej niż