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Gli scienziati usano l'approccio novello per scoprire come le reti del cervello interagiscono per prendere le decisioni di parola-scelta

L'efficace comunicazione verbale dipende dalla sua capacità di recuperare e selezionare le parole appropriate per esprimere un significato progettato. Per molti, questo trattamento è istintivo, ma per qualcuno che abbia sofferto un colpo o un altro tipo di lesione cerebrale, comunicare anche il messaggio più fondamentale può essere ardua.

Gli scienziati sanno che una regione del cervello chiamata la circonvoluzione frontale inferiore sinistra (LIFG) è critica per produzione e trattamento testi di linguaggio. Tuttavia, rimane poco chiara quanto il LIFG interagisce esattamente con le reti complesse del cervello per facilitare la prestazione a linguaggio controllato -- o come queste interazioni potrebbero andare storto in un cervello nocivo.

Facendo uso di una tecnica magnetica di stimolo del cervello -- lo stesso metodo a volte usato per trattare i sintomi depressivi -- e la teoria del controllo della rete, i ricercatori alla Drexel University e l'università della Pennsylvania hanno adottato un approccio novello come alle reti di comprensione nel cervello interattivo prendere le decisioni di parola-scelta. I loro risultati, pubblicati questo mese nel giornale della neuroscienza, aprono la strada per il trattamento di afasia e di altri disordini di linguaggio.

“La nostra capacità di capire i sistemi neurali è collegata fondamentalmente con la nostra capacità di gestirli,„ ha detto John Medaglia, PhD, un assistente universitario della psicologia alla Drexel University e l'autore primario dello studio. “Questa ricerca fornisce la prova diretta che come scegliamo le parole vogliamo dire in del linguaggio naturale siamo collegati con la capacità del cervello per integrare e segregare l'attività attraverso le reti principali.„

Medaglia, con il suo bassotto di Danielle del co-author di studio e del collega, PhD, all'università della Pennsylvania, cerca di pianificare l'intero paesaggio del cervello e di scoprire a come stimolare l'una rete potrebbe connettere o pregiudicare un altro secondo le esperienze -- un nuovo, campo di ricerca emergente ha chiamato la neuroscienza della rete.

“La neuroscienza della rete fornisce i metodi di calcolo per scoprire la struttura nei dati della rappresentazione di cervello. A sua volta, la conoscenza circa questa struttura permette che noi capiamo meglio come i segnali viaggiano naturalmente attraverso le strade principali del cervello ed anche come lo stimolo può alterare quel viaggio in un modo che supporta la migliore funzione conoscitiva,„ Bassett ha detto.

Per vedere come la regione del cervello di LIFG è compresa con differenti reti neurali secondo le varie mansioni di linguaggio, il gruppo di ricerca ha usato una tecnica chiamata stimolo magnetico transcranial, o TMS, che usa un campo magnetico esterno per indurre le correnti nelle parti del cervello con gli stimolatori impiantati.

Ventotto oggetti di studio sono stati chiesti di completare due generi differenti di mansioni di linguaggio mentre il gruppo di ricerca ha amministrato lo stimolo non invadente del cervello. Nel primo tipo di compito, i partecipanti di studio hanno completato le frasi espandibili come, “essi hanno lasciato i piatti sporchi in…„ e sono stati incaricati per dire una parola singola che lo completerebbe giustamente. Nel secondo tipo di compito, i partecipanti di studio sono stati chiesti di nominare le immagini specifiche o i numeri hanno presentato loro.

Per ogni compito, i ricercatori hanno misurato i tempi di reazione dei partecipanti ed hanno amministrato lo stimolo del cervello. Dopo la raccolta dei dati, i ricercatori hanno usato le formule matematiche per studiare la controllabilità dei sistemi di rete del cervello. Sono stati messi a fuoco su come le mansioni di linguaggio hanno pregiudicato due funzionalità distinte di controllo di rete: controllabilità modale, che è la capacità di una regione del cervello di determinare una rete “in difficile raggiungere„ gli stati e la controllabilità di limite, la capacità teorica di una regione del cervello di guidare le reti distinte del cervello per comunicare a vicenda.

I ricercatori hanno trovato che la controllabilità di limite ha rappresentato un trattamento importante per la risposta nelle mansioni espandibili di linguaggio, quando partecipanti stati necessari per recuperare e selezionare una parola singola di fronte alla concorrenza, risposte alternative. Al contrario, la controllabilità modale era strettamente connessa alle mansioni chiuso-cessate di linguaggio. Ciò suggerisce che la capacità del LIFG di integrare e la comunicazione della specie a parte fra le reti del cervello non possano svolgere un ruolo importante quando la gente sta selezionando una singola, parola corretta, piuttosto che scegliendo fra parecchie possibilità.

Medaglia dice che il suo gruppo è stato sorpreso trovare questa distinzione molto chiara fra come il cervello risponde a due simili mansioni di linguaggio.

“Ho pensato che i nostri risultati fossero più fangosi. Ci sono dibattiti circa quanto unico questi trattamenti vero sono ed ora abbiamo prova che potete fare una chiara distinzione loro,„ Medaglia abbiamo detto. “Era egualmente sorprendente a me che potreste trovare questo effetto quando studia l'intero cervello, mentre molte visualizzazioni tradizionali sul linguaggio gli farebbero mettere a fuoco su un'area molto più specifica.„

Dopo, il gruppo di ricerca sta utilizzando lo stesso tipo di tecniche nei pazienti del colpo per vedere se aree determinate di stimolazione del cervello possono aiutarle per migliorare il loro discorso.

Studi il co-author Roy Hamilton, il MD, un neurologo comportamentistico nella scuola di medicina di Perelman all'università della Pennsylvania, suggerisce che questi risultati possano qualche giorno avvantaggiare i pazienti con afasia (perdita del linguaggio acquistata dovuta segnare). Per i pazienti con afasia, il ripristino parziale di linguaggio è associato spesso con la riorganizzazione del sistema di linguaggio nel cervello -- le funzioni del linguaggio eseguite dalle aree nocive del cervello si spostano ai nuovi settori che precedentemente non erano stati interessati nel trattamento di linguaggio.

“Questo studio ci dà la nuova comprensione nei beni di fondo delle aree come i LIFG che permettono al cervello di elaborare il linguaggio,„ Hamilton ha detto. “Ma ci sono ancora domande che stiamo guardando per rispondere a. Per esempio, che cosa determina quali nuove aree del cervello saranno reclutate per trattamento di linguaggio? Che beni rendono loro i buoni candidati? Con ulteriore ricerca, possiamo cominciare a scoprire quali aree del cervello sono probabili essere utilizzate se c'è una lesione al sistema di linguaggio. Questo approccio può fornire ai nuovi obiettivi emozionanti per il trattamento le terapie focali, compreso il neuromodulatore.„