Come sono rappresentate le lingue nel cervello umano


    [08/06/2008] Un problema molto dibattuto nel campo delle neuroscienze cognitive riguarda il modo in cui sono rappresentate le lingue nel cervello umano.

    La ricerca di una rete di strutture cerebrali coinvolte nei vari aspetti della comprensione, lettura e produzione linguistica è complicata da fattori quali il livello di competenza raggiunto sia per la lingua madre che per quelle straniere, l’età di acquisizione di entrambe, l’esposizione a diversi ambienti linguistici e contesti sociali (affettivo, familiare, scolare o professionale) e l’interazione reciproca tra questi fattori1.

    Alcuni studi supportano la nozione che, a parità di fluenza e padronanza, non ci sia nessuna differenza macroscopica nel modo in cui il cervello di persone bilingui elabora le diverse lingue, in particolare nessun evidente effetto dell’età di acquisizione2.

    Altri studi mostrano invece una differenza marcata nel decorso temporale di attivazione e nel reclutamento di aree anatomiche dedicate all’elaborazione linguistica della lingua madre rispetto alle lingue straniere3.

    Uno dei fattori maggiormente cruciali sembra essere l’età di acquisizione di una lingua, correlata alla contemporanea costruzione di conoscenze concettuali e all’acquisizione di una moltitudine di esperienze corporee e sensoriali durante la prima infanzia.

    Ad esempio, un bimbo impara che un /kol'tɛ:llo/, la cui forma sonora viene elaborata nella corteccia temporo-parietale posteriore (cioè la regione del cervello che si trova nel cranio, all’incirca sopra le orecchie), è lungo, affilato, lucente, freddo, appuntito (informazioni apprese con il tatto e la vista e immagazzinate nella corteccia somato-sensoriale e visiva); che solo gli adulti sono in grado di maneggiarlo (valore normativo, con un collegamento alla corteccia prefrontale, la parte del cervello anteriore alle aree motorie e premotorie); che è pericoloso e può procurare ferite (valenza emotigena e sviluppo di marker somatici immagazzinati nella corteccia orbito-frontale e nell’amigdala).

    L'apprendimento della traduzione in inglese del termine coltello (knife), dopo la formazione delle conoscenze sul mondo, corrisponderà all’acquisizione di un’informazione di tipo puramente fonetico (cioè uditivo) e ortografico (cioè grafico), e non condividerà il substrato neurobiologico della memoria dell’individuo, se non in modo indiretto.

    Questo spiega perché l’attività delle popolazioni di cellule nervose adibite alla comprensione del linguaggio è molto diversa per parole della lingua madre o di altre lingue straniere apprese dopo i 5 anni, e la misurazione dei loro potenziali bioelettrici di interscambio (chiamati potenziali post-sinaptici) è molto sensibile all’età di acquisizione di una lingua.

    Guardare le parole in silenzio rivela a sensori esterni il nostro grado di conoscenza di una lingua

    In un recente studio pubblicato sulla rivista Biological Psychology4, sono state presentate le risposte cerebrali a parole in varie lingue (Italiano, Inglese e Tedesco) registrate in un gruppo di interpreti simultanei di madre lingua italiana di notevole esperienza ed elevata professionalità, e di età media 42 anni.

    Lo scopo della ricerca era quello di osservare se l'attivazione cerebrale differisse (in termini di tempi e luogo di attivazione) a seconda che la lingua fosse quella nativa oppure quella appresa in epoca successiva.

    Le parole sono state mescolate casualmente con stringhe prive di significato, e i soggetti sono stati esposti ai due diversi stimoli per una frazione di secondo (200 ms).

    Tutti gli stimoli sono stati presentati al centro di uno schermo durante la registrazione dell'elettroencefalogramma (EEG). Il compito degli interpreti era quello di osservare lo schermo, senza curarsi di comprendere il significato delle parole visualizzate, ma cercando una particolare lettera che veniva loro indicata.

    Dall'EEG sono state estratte le risposte specifiche del cervello alle parole, definite potenziali correlati ad eventi (ERP).

    Giro fusiforme sinistro (BA37) impegnato nel riconoscimento delle lettere dell’alfabeto.

    Immagine - 1 - Giro fusiforme sinistro (BA37) impegnato nel riconoscimento delle lettere dell’alfabeto. A sinistra, sezione coronale; al centro, sezione assiale; a destra, sezione sagittale. L’unità di misura è il nano Ampere (nA). Le immagini sono state ottenute con la tecnica della tomografia a bassa risoluzione (LORETA - LOw REsolution brain electromagnetic Tomography.)

    I risultati dello studio hanno mostrato che componenti indipendenti dell’attività bioelettrica cerebrale sono in grado di distinguere la lingua madre da qualunque lingua appresa in età scolare. Ciò risulta peculiare se si considera che la padronanza dell’inglese per gli interpreti era elevatissima ed equivalente a quella della lingua nativa.

    In particolare, un primo picco di attività ERP (denominato N170), osservabile sulla regione visiva sinistra del cervello in un intervallo di tempo tra 150 e 200 ms dalla presentazione delle parole, aveva un'ampiezza diversa a seconda che la parola letta appartenesse alla lingua madre o a lingue apprese successivamente.

    Questa risposta bioelettrica, indice di uno stadio di analisi ortografico, deriva dall’attivazione di una struttura denominata area per la forma visiva delle parole (da Visual Word Form Area, VWFA).

    Tale struttura è localizzata nel giro fusiforme sinistro della corteccia occipito-temporale (area di Brodmann 37, vedi Immagine - 1), che normalmente è in grado di riconoscere automaticamente la forma delle lettere e delle parole ed è molto sensibile ai livelli di familiarità delle stesse.

    Trascorsi 250 ms dalla presentazione di una parola, è stato possibile anche stabilire, con una certa precisione, le differenze nella competenza linguistica per le varie lingue straniere (ad esempio, Inglese rispetto a Tedesco che, nel caso degli interpreti esaminati, era la seconda lingua non preferita). L'immagine - 2(dall'alto verso il basso: dopo 150 ms, dopo 300 ms, dopo 400 ms) mostra il gradiente di attivazione in funzione della lingua, registrato sulla regione occipitale sinistra e frontale sinistra e destra.

    La parte posteriore del cervello è risultata più attiva durante la lettura di parole nella lingua meglio conosciuta, mentre la parte anteriore è risultata più attiva, sempre per la lingua meglio padroneggiata, in risposta a parole inesistenti, e ha generato un’onda negativa discriminativa, definita lexical processing negativity (negatività di elaborazione lessicale). Quest'onda riflette la difficoltà di accesso al significato di una parola.

    La registrazione degli ERP si è rivelata sensibile a sottilissime variazioni nella competenza linguistica di interpreti simultanei di provata professionalità internazionale; tuttavia risponde ancor più a differenze macroscopiche nell’abilità linguistica di persone con livelli di conoscenza meno avanzati.

    I risultati di questo studio mostrano che la lingua madre di un individuo silente può essere inferita dalla sua rispondenza bioelettrica alle parole, se all'individuo viene richiesto di esaminare attentamente un testo pur senza la necessità di comprenderlo.

    EEG rivela la lingua madre di un lettore, grafico dopo 150msec EEG rivela la lingua madre di un lettore, grafico dopo 300msec EEG rivela la lingua madre di un lettore, grafico dopo 400msec

    Immagine - 2 - L’EEG rivela la lingua madre di un lettore. Ampiezza in microvolt (µV) del potenziale bioelettrico registrato sul capo degli interpreti simultanei in risposta alle varie lingue.(dall'alto verso il basso: dopo 150 ms, dopo 300 ms ed infine dopo 400 ms)

    Ciò può avvenire anche in soggetti amnesici, in stato confusionale o sordomuti, così come in soggetti che presentano gravi forme degenerative cerebrali o di paralisi muscolare. In individui non scolarizzati o non collaboranti, analoghi effetti potrebbero essere ottenuti con una presentazione uditiva delle parole mediante l'utilizzo di cuffie.

    Il dato è interessante se si considera che altri metodi di identificazione della nazionalità di un individuo, basati su test linguistici (ad esempio, l’analisi dell’accento, della pronuncia, della conoscenza di fatti geografici e culturali) sono considerati ancora oggi poco attendibili.

    Bibliografia:

    1 Proverbio A.M., Adorni R., Zani A., The organization of multiple languages in polyglots: Interference or independence? Journal of Neurolinguistics, 2007, 20(1 ): 25-49.

    2 Illes J., Francis W.S., Desmond J.E., Gabrieli J.D., Glover G.H., Poldrack R., Lee C.J., Wagner A.D., Convergent cortical representation of semantic processing in bilinguals. Brain & Language, 1999, 70(3): 347-63.

    3 Lucas T.H., McKhann G.M., Ojemann G.A., Functional separation of languages in the bilingual brain: a comparison of electrical stimulation language mapping in 25 bilingual patients and 117 monolingual control patients. Journal of Neurosurgery, 2004, 101(3): 449-57.

    4 Proverbio A.M., Adorni, R., Zani A. Inferring native language from brain electrical activity, Biological Psychology, 2008, doi:10.1016/j.biopsycho.2008.02.006.

    Sitografia:

    LORETA: low resolution brain electromagnetic tomography www.unizh.ch/keyinst/NewLORETA/LORETA01.htm

    The KEY Institute for Brain-Mind Research University Hospital of Psychiatry, Zurich An Associated Institute of the University of Zurich, Switzerland www.unizh.ch/keyinst/index.html

    Case Study Direct Intracranial, fMRI, and Lesion Evidence for the Causal Role of Left Inferotemporal Cortex in Reading http://dx.doi.org/10.1016/j.neuron.2006.03.031



    Newsletter

    Resta informato con le nostre notizie periodicamente

    Cliccando sul pulsante iscriviti acconsenti al trattamento dei tuoi dati. La tua email non verrà MAI ceduta a nessuno!