Efeito da estimulação do córtex pré-frontal dorsolateral no controle da linguagem

Efeito da estimulação do córtex pré-frontal dorsolateral na produção da linguagem em bilíngues saudáveis

Fundo:

A linguagem depende de dois componentes neurocognitivos principais; uma rede de linguagem dedicada dependendo de estruturas perisylvianas, e um sistema de controle-executivo e de memória de trabalho de domínio geral que depende de redes pré-frontais, particularmente do cíngulo esquerdo e do córtex pré-frontal dorso-lateral (DLPFC). O sistema executivo é conhecido por participar do controle da linguagem em bilíngues, mas também desempenha um papel em muitos processamentos intralínguas, para a língua materna (L1) e ainda mais na produção da segunda língua (L2).

Anodal-tDCS parece melhorar as funções cognitivas (p. memória de trabalho, resolução de problemas verbais complexos, inibição) em adultos. Apesar do fato de que a contribuição da função executiva no processamento da linguagem em falantes monolíngues e multilíngues é crucial, ela não tem recebido atenção considerável.

Mirar:

Este estudo tem como objetivo demonstrar o impacto da modulação das funções executivas, particularmente subservidas pelo DLPFC, na produção da linguagem em bilíngues saudáveis. Os investigadores propõem que tal impacto estará particularmente presente em L2.

A tarefa experimental testará o impacto da estimulação pré-frontal por tDCS (Anodal comparado a Sham) sobre DLPFC esquerdo de adultos bilíngues saudáveis ​​durante duas tarefas baseadas em estratégias lexicais: uma tarefa de nomeação de figuras em L1 e L2 e uma tarefa de tradução de palavras. Serão analisados ​​os correlatos EEG dessas tarefas realizadas após tDCS, o que nos permite investigar com precisão a dinâmica cerebral espaço-temporal subjacente às modificações comportamentais induzidas pela modulação das áreas frontais esquerdas. As hipóteses são:

1. A ativação do DLPFC esquerdo induzido por A-tDCS aumentará o desempenho, particularmente na nomeação de L2 e na tarefa de tradução versus desempenhos de linha de base (tDCS simulado).
2. Espera-se que a A-tDCS modifique a atividade cortical relacionada às tarefas de linguagem. Durante a nomeação, as análises de EEG mostrarão um efeito principal da estimulação e uma interação entre os fatores Linguagem (L1 ou L2) e Estimulação (sham, anodal) no nível topográfico, mostrando um efeito de áreas pré-frontais maiores em L2 do que em L1. A latência da modulação ERP por tDCS em L2 nos permitirá direcionar a dinâmica e os processos de planejamento de linguagem subjacentes ao melhor desempenho de nomeação.

Métodos:

A tarefa experimental incluirá sujeitos desequilibrados L1-L2 saudáveis. Os investigadores irão analisar a influência da estimulação DLPFC na capacidade de nomeação e tradução usando tDCS, bem como seus correlatos de EEG em L1 e L2. A previsão é que a estimulação anódica pré-frontal esquerda aumentará o desempenho da linguagem, particularmente em L2. As análises de EEG irão desvendar a dinâmica espaço-temporal dos processos executivos envolvidos nas duas tarefas.

EEG O EEG é uma técnica direta não invasiva de registro da atividade elétrica produzida pelos neurônios no couro cabeludo com alta resolução temporal. A gravação do EEG é obtida pela colocação de eletrodos no couro cabeludo. Os potenciais relacionados ao evento serão processados/analisados ​​offline.

tDCS TDCS é um método acessível e seguro de estimulação cerebral que pode ser amplamente utilizado na população em geral. No tDCS, o córtex cerebral é estimulado por meio de uma corrente elétrica constante fraca (1-2 mA) através de dois eletrodos (35 cm2 e 70 cm2, um eletrodo "ativo" que atinge uma região especial do cérebro e um eletrodo de "retorno"). Essa corrente fraca pode induzir mudanças focais de excitabilidade cortical que duram além do período de estimulação. Em geral, a estimulação anódica (A-tDCS) supostamente despolariza os neurônios levando a um aumento na excitabilidade, enquanto a estimulação catódica (C-tDCS) tem o efeito oposto em comparação com a simulação. Sham tDCS (S-tDCS) refere-se a uma condição de controle na qual o sujeito receberá uma breve corrente, mas o estimulador permanecerá desligado pelo resto do tempo de estimulação. Desta forma, os indivíduos que recebem o S-tDCS não estão cientes de que não estão recebendo estimulação prolongada. Os mecanismos do efeito do tDCS são classificados em sinápticos (alterações pela alteração da força da transmissão sináptica) e não sinápticos (alterações na membrana em repouso potencial de neurônios pré e pós-sinápticos).

Avaliação de proficiência linguística Para avaliar a imersão linguística, os participantes serão questionados sobre a idade de aquisição, há quanto tempo moram em uma região onde se fala francês e inglês, o idioma falado na família, na infância, no cotidiano atual e se o língua foi adquirida dentro ou fora da escola. Na parte de autoavaliação, os participantes indicarão em uma escala analógica de 1 a 100% como avaliam suas habilidades de leitura, fala, compreensão e escrita. Além disso, um subteste do sistema de diagnóstico de linguagem DIALANG baseado em computador será usado para avaliar o desempenho de leitura.

Procedimento Este estudo consiste em duas sessões, cada uma com uma semana de intervalo, em uma ordem contrabalançada: 1. A-ETCC anódica, 2. ETCC simulada. Em ambas as sessões serão utilizadas as mesmas avaliações/tarefas.

• Intervenção A-tDCS: O eletrodo anódico ativo é colocado sobre DLPFC e o eletrodo de retorno sobre a área supraorbital contralateral. Uma corrente contínua de 1,5 mA fluirá entre os eletrodos por 20 minutos. Para diminuir as lesões induzidas por corrente, no início da estimulação, a corrente atinge de 0 a 1,5mA ao longo de 30 segundos (fade-in), e ao final diminuirá de 1,5mA a 0 em 15 segundos (fade-out).
• Intervenção Sham-tDCS: Os parâmetros imitam o A-tDCS (ou seja, colocação do eletrodo, fade-in e intensidade da corrente), exceto a duração da estimulação: a corrente chegará a 1,5mA em 30 segundos (fade-in) e dura apenas 30 segundos (para dar a sensação inicial de estimulação) depois diminui para 0.

Os dois contextos de linguagem serão apresentados dentro de cada uma das duas sessões em uma ordem contrabalançada entre os assuntos. No início de cada sessão de contexto de linguagem, um pequeno texto escrito na língua correspondente será apresentado ao sujeito para ativar a língua de interesse. Os participantes estarão sentados em uma cabine blindada eletricamente e com atenuação sonora em frente a uma tela LCD. A entrega do estímulo e o registro da resposta são controlados usando o E-Prime 2.0. Os estímulos serão apresentados no centro da tela.

Estímulos e tarefas Tarefas de fluência verbal e não-verbal, sem registro de EEG Aos 15/20 minutos da tDCS, será realizada uma tarefa de fluência verbal em L1 (será solicitado ao sujeito que nomeie o máximo de palavras que conseguir começando com uma determinada letra durante 1 minuto). Aos 16/20 minutos, será apresentada ao participante uma tarefa de fluência não verbal (teste de 5 pontos, ou seja, uma folha de papel com 40 quadrados de pontos fixos simetricamente dispostos (5 pontos). O participante será solicitado a produzir o maior número possível de figuras diferentes ligando os pontos com pelo menos uma linha conectando dois pontos durante 2 minutos). E no minuto 18/20, será feita uma fluência verbal em L2 durante 1 minuto (segundo Nitsche e Paulus o efeito da tDCS atinge o máximo aos 4/20 minutos de estimulação).

Tarefa de nomeação em L1 e L2 durante medidas de EEG A tarefa de nomeação será realizada com base em um corpus de 70 figuras, sendo as palavras correspondentes em inglês e francês pareadas em fatores psicolinguísticos pertinentes. Os estímulos consistem em desenhos a preto e branco (de 8,5 x 8,5cm cada) representando objetos manufaturados (ferramentas, móveis, roupas, objetos de cozinha, aparelhos elétricos, veículos etc.) às normas e bases de dados lexicais e pré-lexicais. A tarefa de nomeação consiste em 2 blocos, um em L1 e outro em L2 (cada bloco com 70 imagens) com pausa de 2 minutos entre os dois blocos. A ordem dos blocos será contrabalançada. Em cada tentativa, uma imagem será apresentada centralmente (1000 ms) após uma fixação cruzada de 300 ms. O sujeito então terá no máximo 2000 ms para nomear o objeto.

Tarefa de tradução para L1 e L2 durante a medição de EEG Em seguida, eles realizarão uma tarefa off-line que consiste em traduzir durante 8 minutos 100 palavras (comprimento de 5 letras) de L1 para sua segunda língua (L2) ou vice-versa. Ambos os sentidos de tradução serão misturados aleatoriamente para aumentar a carga de memória de trabalho. O corpus de tradução consiste em 50 palavras em cada idioma, pareadas entre L1 e L2 em frequência, comprimento em sílabas e fonemas. As palavras serão apresentadas na tela e será solicitado ao sujeito que traduza cada palavra para o outro idioma. As palavras serão apresentadas 1500ms na tela após um cruzamento de fixação de 300ms. O sujeito terá no máximo 2500ms para fazer a tradução.

Análise comportamental e EEG Análise comportamental Uma primeira análise comportamental irá comparar os desempenhos de nomeação e tradução, bem como as latências de início da fala em ambos os idiomas.

As análises estatísticas serão conduzidas de acordo com desenhos experimentais 2X2 com Linguagem (L1; L2) e Estimulação (Anodal, Sham) como fatores dentro do assunto. O principal interesse dos investigadores será o termo de interação entre Linguagem e Estimulação. Os investigadores esperam que a interação seja impulsionada pela estimulação DLPFC esquerda com A-tDCS melhorando o desempenho em L2, mas não em L1.

Análises de potenciais relacionados a eventos (ERP) Os ERPs serão analisados ​​usando um procedimento passo a passo que permite a avaliação estatística multifatorial e temporal de (1) as mudanças dinâmicas da configuração do campo elétrico registrado no couro cabeludo e sua segmentação temporal em funções quase estáveis modulações de indexação de microestados da configuração de geradores intracranianos, (2) modulação de indexação de potência de campo elétrico global da força de resposta dos geradores intracranianos, (3) estimativas de fonte elétrica linear distribuída intracraniana. Essas análises serão realizadas para cada período de tempo de todo o ERP; no entanto, janelas de tempo específicas são planejadas para serem sensíveis aos fatores dos investigadores de acordo com meta-análises e os resultados anteriores dos investigadores: a seleção lexical é pensada para ocorrer entre 170 e 270 ms após a apresentação da imagem, então haverá uma primeira janela de tempo até 200 ms, uma segunda janela de tempo entre 200 e 300 ms e uma janela de tempo posterior (300-450 ms) correspondente à codificação léxico-fonológica em estudos anteriores. O efeito principal serão os padrões L1 e L2 em termos de amplitude, duração e sequências. Em seguida, um segundo efeito principal será o efeito anódico tDCS / sham tDCS em uma janela de tempo anterior ao início da vocalização. Os investigadores esperarão uma interação entre linguagem e estimulação, devido ao fato de que DLPFC anódica-ETCC esquerda modulará L2 mais do que