Estimulación Transcraneal de Corriente Directa (tDCS) de las áreas de Wernicke y Broca en Estudios de Aprendizaje de Idiomas y Adquisición de Palabras

En este video, describimos un protocolo simple de tiempo y costo eficiente para el uso de la estimulación de corriente directa transcraneal para experimentos psico y neurolinguísticos destinados a estudiar de manera naturalista, pero totalmente controlada el papel de las áreas corticales del cerebro humano en el aprendizaje de palabras, y un conjunto completo de procedimientos conductuales para evaluar los resultados. El lenguaje es una función muy importante, pero mal entendida, del cerebro humano. Mientras que los estudios de los patrones de activación cerebral durante la comprensión del lenguaje son abundantes lo que a menudo falta críticamente es evidencia causal de la participación de las áreas cerebrales en una función particular, no menos importante debido a la naturaleza humana única de esta capacidad, y una escasez de herramientas neurofisiológicas para estudiar las relaciones causales en el cerebro de manera no invasiva.

En los últimos años se ha producido un rápido aumento en el uso de la estimulación de corriente directa transcraneal, o tDCS, que es una técnica no invasiva fácil, económica y segura que puede modular el estado del área cerebral estimulada que hace putativamente cambiando los umbrales de excitación e inhibición, y por lo tanto permite el estudio de su contribución particular a funciones específicas. Aquí, describiremos el uso de tDCS en un experimento psicolinguístico de aprendizaje de palabras. Aquí, consideraremos la aplicación de tDCS a áreas de lenguaje en un experimento de aprendizaje de palabras.

En general, el caso del aprendizaje de palabras se toma aquí como un ejemplo de un experimento neurolinguístico, y la parte tDCS del procedimiento no debe cambiar sustancialmente para otros tipos de experimentos de lenguaje que se dirigen a las mismas áreas. Sin embargo, aprovechamos esta oportunidad para destacar también las principales consideraciones metodológicas en la palabra experimento de adquisición per se, que es el segundo objetivo principal del informe actual. Es importante obtener todos los permisos legales y éticos para los estudios sobre temas humanos que son requeridos por su legislación local.

En nuestro estudio, el permiso fue otorgado por el Comité de ética de investigación de la Universidad de San Petersburgo. Realice todas las mediciones en una cámara insonorizada, o al menos atenuada por sonido. El aislamiento acústico es muy importante, ya que cualquier sonido extraño, ruido, habla humana, etc. puede afectar significativamente el rendimiento y, por lo tanto, influir en los datos.

Para evitar interferencias por contacto innecesario del experimentador del sujeto, solo la pantalla, los auriculares o los altavoces y los dispositivos de entrada, como el teclado o las cajas de botones, se ubicarán dentro de la cámara. La interacción con el experimentador debe mantenerse a través del intercomunicador, a menos que se requiera contacto personal. Los parámetros óptimos para la presentación de texto son texto negro sobre fondo gris.

Usamos la cara de fuente Arial tamaño 27. Para reducir los retrasos y el nerviosismo en la presentación visual, recomendamos usar una tarjeta de vídeo y un monitor con una frecuencia de actualización de 100 hercios o superior. Para medir los tiempos de reacción, utilice almohadillas de respuesta de grado de investigación que han sido ergonomía y sincronización más precisa en comparación con los teclados convencionales.

Hemos elegido palabras de idioma ruso que fueron controladas por su longitud y estructura general para evitar cualquier efecto básico de las propiedades de la superficie en el procesamiento de nivel superior. Para crear varias listas, dividimos la palabra en conjuntos que no difirieron estadísticamente en su frecuencia y silábica. Esto se estableció mediante pruebas en T.

Las nuevas formas de palabras se crearon transponiendo las sílabas alternativas dentro de cada conjunto de palabras. Por lo tanto, las palabras novedosas se asemejaban a las palabras existentes en términos de estructura ortográfica y fonológica. Como resultado, creamos una lista de formas de palabras que se deben aprender y una lista de pseudo palabras similares no aprendidas de un conjunto de palabras existentes.

Por lo tanto, los tres tipos de estímulo que compartían un conjunto podrían entrar en competencia léxica como vecinos después de la etapa de aprendizaje. También se preparó una lista de control adicional de palabras y pseudo palabras que no comían esta similitud. Los conjuntos fueron contrarrestados alrededor de los grupos temáticos de la manera en que desempeñaron diferentes roles experimentales para minimizar los efectos de la forma superficial en la semántica recién adquirida.

También creamos significados novedosos asociados con las nuevas palabras en el proceso de aprendizaje. Estaban hechos de conceptos obsoletos o reales que no estaban presentes en el lenguaje de los participantes. Para el aprendizaje contextual de la semántica novedosa, creamos cinco frases para cada uno de los nuevos conceptos que describen situaciones a través de las cuales se podía entender el significado de las palabras novedosas gradualmente de contexto general a más específico.

Las palabras novedosas fueron representadas en su forma base. La duración de las oraciones y el número de palabras fueron controladas y el equilibrio entre las condiciones. Cada frase consistía en ocho palabras de acuerdo con la duración mínima de las oraciones en ruso, que le permiten entender el contexto.

Mientras lee estas frases, puede entender que circunal es una especie de sentimiento negativo que aparece cuando tiene que recordar demasiadas contraseñas de sus cuentas. Para evaluar la adquisición y comprensión de formas de palabras y semántica utilizamos varias tareas, libre recuperación, reconocimiento de señales, decisiones léxicas, definición semántica y juicio semántico. En la tarea de recuperación gratuita, los participantes tenían que reproducir tantas formas de palabras nuevas como pudieran recordar escribiéndolas en la hoja de cálculo preparada.

Las tareas de reconocimiento y decisiones léxicos se utilizaron los mismos estímulos y velocidad de presentación y difieren sólo en las instrucciones. Los elementos se presentaron secuencialmente y aleatoriamente. En la tarea de reconocimiento, los participantes tenían que pulsar el botón uno si encontraban la palabra durante el experimento o presionaban dos si no lo hacían.

En la decisión léxica, tenían que presionar el botón uno si se presentaba lo que tenía sentido o presionaban dos si no lo hacía. Las tareas semánticas se utilizaron para estimar la adquisición de significados normales y la correspondencia entre ese significado y la forma de superficie. En la tarea de definición semántica, los participantes reciben una lista de los elementos, los presentados anteriormente en la fase de aprendizaje.

Deben intentar definir cada uno de ellos y escribir sus definiciones en la hoja de cálculo. En la tarea de juicio semántico, se presentó a los participantes una palabra y tres definiciones. Deben elegir una definición correcta para cada palabra pulsando el botón correspondiente.

Sólo una de las definiciones era correcta. Además, sugerimos incluir ninguna de esta opción o no segura. La estimulación eléctrica de corriente directa transcraneal, tDCS, genera modulaciones neuro y actividad espontánea y neuronal.

Dependiendo de la orientación de las células con respecto a la corriente, el potencial de membrana se puede desplazar ligeramente hacia la hiperpolarización. Por ejemplo, para el sistema motor ocurre durante la estimulación anodal, o la despolarización para la estimulación catódita. Este cambio en la excitabilidad neuronal conducirá a varias alteraciones temporales en la función cerebral, incluyendo el motor sensorial y funciones cognitivas de alto nivel.

Aquí, consideraremos la aplicación de tDCS a áreas del lenguaje como wernicke y las áreas de lo humano de Broca en un experimento de aprendizaje de palabras. Es importante recordar la principal diferencia entre tDCS y otros métodos de estimulación cerebral no invasivo, como la estimulación magnética transcraneal, en primer lugar, ya que no hay una manera más sencilla de determinar la sensibilidad al tDCS mediante la evaluación del umbral, se aplica un único protocolo para todos los sujetos. En segundo lugar, es muy difícil estimar con precisión el área de estimulación.

Sólo se puede hablar del área hipotética. En tercer lugar, también es difícil estimar la duración de los efectos de estimulación fuera de línea. Presumiblemente, el efecto principal de la estimulación se observa hasta una hora después de la terminación de la estimulación.

Sin embargo, el efecto de la estimulación a veces se puede detectar incluso un día después de la estimulación. Hay tres tipos de estimulación, catodal, con un electrodo catódico sobre el área objetivo, anodal, con el ánodo sobre el área objetivo, y placebo, o estimulación falsa. Utilice electrodos de esponja de cinco por cinco centímetros.

Los electrodos deben empaparse en solución salina fisiológica durante cinco minutos antes de su aplicación. Con el fin de minimizar el efecto de la estimulación en otras áreas del cerebro poner el electrodo anodal en la base del cuello en el lado derecho. Utilizamos electrodos esponjosos de dos por cinco centímetros.

Se debe prestar especial atención para evitar la propagación de la solución más allá de los límites de la zona de aplicación del electrodo. Se debe tener especial cuidado para mantener el área del electrodo circundante seca. El protocolo óptimo para la estimulación del cátodo es la estimulación por una corriente de miliamperios durante 10 minutos.

En primer lugar, la corriente se eleva a un miliamperio durante los 20 segundos iniciales, y al final de la estimulación disminuye a cero en los últimos 20 segundos de la estimulación. Los conjuntos con oraciones contextuales que contienen las palabras novedosas se presentan en un orden aleatorio. Cada oración comienza con una presentación palabra por palabra.

Después de esto, toda la frase aparece en la pantalla para asegurar su comprensión completa. Los participantes tienen que pulsar un botón de respuesta indicado con el dedo índice de la mano izquierda después de leer toda la oración. La mano izquierda se utiliza para reducir la interferencia con los errores de idioma del hemisferio izquierdo.

La duración de la presentación de la oración es de cinco segundos. A continuación, aparece una cruz en el centro de la pantalla durante 500 milisegundos y comienza la siguiente frase. Los conjuntos de las oraciones están separados entre sí por la aparición de tres puntos de mira durante dos segundos.

Cada nueva presentación conceptual comienza con otra cruz presente durante 500 milisegundos antes de que las palabras de la oración se muestren. Cada palabra se presenta durante 500 milisegundos, la pantalla vacía y el color de fondo entre las palabras dentro de una oración durante 300 milisegundos. Usamos una batería de diferentes pruebas ya que los efectos tDCS en el procesamiento del lenguaje no son bien conocidos.

Para evaluar los efectos de aprendizaje tanto inmediatamente como después de la etapa de consolidación durante la noche, recomendamos dividir el estímulo establecido en dos subconjuntos, distribuidos equitativamente entre las condiciones de estímulo y contrarrestados en todo el grupo sujeto. Estamos ejecutando las tareas de evaluación inmediatamente después del protocolo de aprendizaje y después de un retraso de 24 horas. Este protocolo permite el análisis de datos utilizando diferentes pruebas que comparan dos conjuntos de muestras procedentes de distribuciones continuas con medianas iguales, como La prueba Wilcox y Rank Sum, o la prueba Mann-Whitney U, o medianas para muestrear la prueba T si la distribución es normal.

Dentro de cada grupo, hubo diferencias notables en las puntuaciones de precisión y los tiempos de reacción entre las dos sesiones de evaluación. En el falso grupo el reconocimiento de palabras fue significativamente mejor en el primer día que en el segundo. En el grupo catódano, la latencia de tiempo de reacción en la tarea de reconocimiento fue significativamente más rápida para palabras nuevas que para las pseudo palabras de la competencia el primer día, pero no en la segunda.

Los resultados de la tarea de decisión léxica mostraron que después de la estimulación cathodal tanto en el primer y en el segundo día había un rendimiento significativamente mejor para las palabras nuevas que para los competidores de pseudo palabras. En el grupo falso, sin embargo, este efecto fue significativo sólo en el segundo día. tDCS de cortices de lenguaje ejemplificado aquí por el área de Wernicke produce un patrón complejo de resultados de comportamiento.

La presentación contextual de nuevas palabras después de tDCS amplía significativamente las posibilidades de estudio simultáneo de adquisición de la forma de la palabra per se y de su semántica. Para desactivar los diversos efectos se necesita una batería de diferentes pruebas, que podría probar los procesos en diferentes niveles de memoria a corto y largo plazo, acceso léxico, procesamiento semántico, y así sucesivamente. Los efectos cognitivos alcanzados durante la fase de estimulación transitoria se mantienen durante un período más largo y, por lo tanto, posiblemente pueden utilizarse para modular la adquisición y el procesamiento de textos en entornos prácticos.