Транскраниальный Прямой ток стимуляции (tDCS) Вернике и Брока в области изучения языка обучения и слова Приобретение

Нейробиологические механизмы функции человеческого языка до сих пор плохо изучены. Как основа нашей коммуникативной способности, эта уникальная нейрокогнитивная черта человека играет особенно важную роль в нашей личной и социально-экономической жизни. Любые дефициты, влияющие на речь и язык, являются разрушительными для страдающих и дорогими для общества. В то же время, в клинике процедуры для лечения речевого дефицита (таких как афазия) остаются неоптимальными, не в последнюю очередь из-за плохого понимания нейробиологических механизмов, участвующих¹. В исследованиях, недавнее появление и быстрое развитие методов нейровизуализации привели к многочисленным открытиям, описывающим модели активации; тем не менее, причинно-следственных связей часто все еще не хватает. Кроме того, языковые области мозга расположены несколько неоптимально для применения основных подходов нейростимуляции, которые могут обеспечить причинно-следственные доказательства, самое главное транскраниальной магнитной стимуляции техники (TMS). В то время как автономный протокол TMS, такие как стимуляция тета-всплеска, может вызвать боль из-за близости мышц к точке стимуляции, “онлайн” протоколы TMS могут ввести звуковые артефакты от стимуляции, что нежелательно из-за вмешательства в лингвистический стимул презентации². Несмотря на то, что TMS широко используется в языковых исследованиях, несмотря на такие неудобства, желанная альтернатива может быть предоставлена другими методами стимуляции, в первую очередь транскраниальной стимуляцией прямого тока (tDCS). В последние годы, tDCS наблюдается значительный рост его использования из-за его доступности, простота использования, относительная безопасность и часто довольно поразительные результаты³. Несмотря на то, что точные механизмы, лежащие в основе влияния tDCS на нейронную активность, не изучены полностью, основное мнение состоит в том, что, по крайней мере, при низких уровнях интенсивности (обычно 1-2 мА на 15-60 мин), это не вызывает никаких нервных возбуждений или ингибирование как такового , но вместо этого модулирует отдыха трансмембранный потенциал в градуированный путь к де- или гиперполяризации, сдвиг порогов возбуждения вверх или вниз и тем самым делая нейронную систему более или менее восприимчивы к модуляции другими событиями, стимулы, состояний или поведения^4,5. В то время как большинство заявок, о которых сообщалось на сегодняшний день, были сосредоточены на двигательной функции⁶ и/или дефиците двигательной системы, она все чаще применяется к когнитивным функциям более высокого уровня и их соответствующим нарушениям. Там был рост в его применении к речи и языку, в основном в исследованиях, направленных на восстановление после инсульта афазии^7,8,9, хотя это до сих пор привело к неоднозначным результатам в отношении терапевтический потенциал, места стимуляции и полушария, и оптимальная ток полярность. Поскольку это исследование, и в частности применение tDCS в когнитивной нейробиологии нормальной функции языка, все еще находится в зачаточном состоянии, крайне важно разграничить процедуры для стимулирования по крайней мере основных кортиков языка (самое главное Вернике и Районы Брока) с использованием tDCS, который является одной из основных целей текущего доклада.

Здесь мы рассмотрим применение tDCS к языковым областям в эксперименте по изучению слов. В целом, случай изучения слов рассматривается здесь как один из примеров нейролингвистического эксперимента, и часть процедуры tDCS не должна существенно меняться для других типов языковых экспериментов, ориентированных на те же области. Тем не менее, мы используем эту возможность, чтобы также выделить основные методологические соображения в эксперименте по приобретению слова как такового, который является второй основной целью текущего описания протокола. Мозг механизмы, лежащие в основе слова приобретения – вездесущий человеческий потенциал в основе нашей лингвистической коммуникативной навык – остаются в значительной степени неизвестны¹⁰. Усложняя картину, существующая литература широко отличается тем, как экспериментальные протоколы способствуют приобретению слова, контролю над параметрами стимуляции, а также задачам, используемым для оценки результатов обучения (см., например, Davis et al.¹¹). Ниже мы описываем протокол, который использует высококонтролируемые стимулы и режим презентации, обеспечивая при этом натуралистическое контекстное приобретение нового словаря. Кроме того, мы используем полную батарею задач для оценки результатов поведенчески на разных уровнях, как сразу после обучения, так и после ночного этапа консолидации. Это в сочетании с фиктивным и cathodal tDCS языковых областей (мы делаем конкретный пример, используя стимуляцию области Вернике), которые могут обеспечить причинно-следственные данные о лежащих в основе нейронных процессов и механизмов.