言語学習と単語習得の研究におけるヴェルニッケとブロカの領域の経頭蓋直流刺激(tDCS)

Summary

ここでは、研究を目的とした精神および神経言語実験に経頭蓋直流刺激を用いるプロトコルについて、自然主義的でありながら完全に制御された方法で、単語学習における人間の脳の皮質領域の役割について説明する。結果を評価するための行動手順の包括的なセット。

Abstract

言語は、人間の脳の非常に重要でありながら、あまり理解されていない機能です。言語理解における脳活性化パターンの研究は豊富であるが、しばしば批判的に欠けているのは、脳領域が特定の言語機能に関与しているという因果的証拠である。人間の脳の因果関係を非侵襲的に研究するための神経生理学的ツールの不足。近年、人間の脳の経頭蓋直流刺激(tDCS)の使用が急速に増加しており、刺激された脳領域の状態を調節できる簡単で安価で安全な非侵襲的な技術(興奮をシフトすることによって/阻害閾値)は、特定の機能に対するその特定の寄与の研究を可能にする。主に運動制御に焦点を当てているが、tDCSの使用は、より高い認知機能に関する基礎研究と臨床研究の両方でより広く普及しつつあるが、その適用の手順は変変なままである。ここでは、心理言語学的単語学習実験におけるtDCSの使用について述べる。我々は、人間の脳の左半球におけるブロカとウェルニッケのコア言語領域の陰極およびアノーダル刺激の適用のための技術と手順を提示し、バランスのとれた心理言語刺激のセットを作成する手順を説明し、制御されながらも自然主義的な学習体制、および学習成果とtDCS効果を評価するための包括的な技術セット。tDCSアプリケーションの一例として、学習セッションの前にウェルニッケの領域の陰極刺激が単語学習効率に影響を与える可能性があることを示す。この影響は、学習直後に存在し、重要なことに、刺激の物理的影響が消耗した後に長期間保存され、tDCSが人間の脳内の言語記憶と表現に長期的な影響を及ぼす可能性があることを示唆している。.

Introduction

人間の言語機能の神経生物学的メカニズムはまだ十分に理解されていない。私たちのコミュニケーション能力の基盤として、このユニークな人間の神経認知特性は、私たちの個人的および社会経済的な生活の中で特に重要な役割を果たしています。言論と言語に影響を与えるあらゆる赤字は、被災者にとって壊滅的であり、社会にとって高価です。同時に、診療所では、音声欠損(失語症など)の治療手順は、少なくとも関与する神経生物学的メカニズムの理解が不十分なため、最適でないまま^{である1。}研究では、最近の出現と神経イメージング法の急速な開発は、活性化パターンを記述する複数の発見につながっています。しかし、因果関係の証拠がまだ欠けていることがよくあります。さらに、脳の言語領域は、因果的証拠を提供することができる主流の神経刺激アプローチの適用のためにやや最適に位置し、最も重要なのは経頭蓋磁気刺激技術(TMS)である。シータバースト刺激などのオフラインTMSプロトコルは、刺激のポイントに筋肉の近接による痛みを引き起こす可能性があるのに対し、「オンライン」TMSプロトコルは、刺激から音のアーティファクトを導入することができます。言語刺激プレゼンテーション².TMSは、このような不便にもかかわらず言語研究で広く使用されているが、歓迎の代替手段は、他の刺激方法、特に経頭蓋直流刺激(tDCS)によって提供されてもよい。近年、tDCSは、そのアクセシビリティ、使いやすさ、相対的な安全性、そしてしばしばむしろ顕著な結果3のために、その使用の顕著な成長を見ています。神経活動に対するtDCSの影響を支える正確なメカニズムは完全には理解されていないが、主流の見解は、少なくとも低強度レベル(通常は15〜60分間1-2 mA)では、それ当たり神経励起または阻害を引き起こさないという。しかし、代わりに、脱極または超分極に向かってグレード化された方法で休止膜電位を調節し、励起閾値を上下にシフトし、それによって神経系が他の事象による変調の影響を多かれ少なかれ受けやすくする。状態または動作^4,5.これまでに報告されたアプリケーションのほとんどは、運動機能6および/または運動系の欠陥に焦点を当てているのに対し、それはますます高レベルの認知機能とそのそれぞれの障害に適用されています。音声と言語への応用が増加しており、主に脳卒中後失語症7、8、9の回復を目的とした研究において、これまでのところ、その結果に関して混在した結果をもたらした。治療の可能性、刺激部位および半球、および最適な現在の極性。この研究として、特に正常言語機能の認知神経生物学におけるtDCSの応用は、まだ初期段階にあり、少なくともコア言語コルチスを刺激するための手順を説明することが重要である(最も重要なのはWernickeのとブロカの領域)は、現在のレポートの主な目的の一つであるtDCSを使用しています。

ここでは、単語学習実験における言語領域へのtDCSの応用について考察する。一般に、単語学習の場合は神経言語実験の一例として取り上げられ、同じ領域を対象とする他のタイプの言語実験では、手順のtDCS部分が実質的に変化してはならない。しかし、この機会を利用して、現在のプロトコル記述の第2の主な目的である単語取得実験における主要な方法論的考慮事項を強調する。言語コミュニケーションスキルの中核をなすユビキタスな人間の能力である単語の獲得を支える脳のメカニズムは、ほとんど未知^の10のままである。画像を複雑にすると、既存の文献は、実験プロトコルが単語の獲得を促進する方法、刺激パラメータを制御する方法、および学習結果を評価するために使用されるタスクで大きく異なります(例えば、Davis et al.¹¹参照)。以下では、高度に制御された刺激とプレゼンテーションモードを使用し、自然主義的な文脈主導の新しい語彙の獲得を確保するプロトコルについて説明する。さらに、私たちは、学習直後と一晩の統合段階の直後の両方で、異なるレベルで行動的に結果を評価するために、タスクの包括的なバッテリーを使用しています。これは、言語領域のシャムとカソードtDCSと組み合わされ(我々はウェルニッケの領域刺激を使用して特定の例を作る)、基礎となる神経プロセスとメカニズムに関する因果的証拠を提供することができます。

Protocol

すべての手順は、サンクトペテルブルク州立大学、サンクトペテルブルクの地元の研究倫理委員会によって承認されました, すべての参加者から得られた同意を得ました. 注:すべての参加者は、インフォームドコンセントに署名し、tDCS刺激のための任意の禁忌がないことを証明するためにアンケートに記入する必要があります(4 x 1リング高精細経頭蓋直接電流刺激の使用…

Representative Results

データは、タスクの特定のセットのために分析されたが、それは、テストの開発されたセットとパラダイムは、様々な心理言語実験に適応することができることを強調する必要があります。結果は、グループ間で非パラメトリックウィルコクソン署名ランクテストとマンホイットニーUテスト(陰極および偽刺激条件)を用いて、精度スコア(正解数)と反応時間(RT)の観点?…

Discussion

この結果は、一般的に心理学的研究を行う際に考慮する必要があるいくつかの重要な点を強調し、特に神経言語学tDCS研究を行う。言語コルチスの刺激(Wernickeの領域によってここに例示される)は、行動結果の複雑なパターンを生成します。音声処理を完全に妨害することができるTMS技術(例えば、いわゆる「音声停止」^{プロトコル)21}とは異なり、この方法は、言語処理メカニ?…