Come il cervello riempie gli spazi vuoti del linguaggio

Un nuovo studio mostra che quando finisci le frasi del tuo coniuge o rispondi a una domanda da riempire, stai coinvolgendo la stazione di trasmissione del cervello per i ricordi.

È un'area che fino ad ora è stata in gran parte trascurata dagli scienziati che studiano la lingua, secondo i ricercatori dell'Università della California, Berkeley.

Mentre si parla e si capisce il linguaggio ovviamente attinto dai nostri ricordi, la maggior parte degli studi guarda al linguaggio e alla memoria come funzioni separate del cervello, ignorando qualsiasi interconnessione, notano i ricercatori.

Nel loro nuovo esperimento, gli psicologi di Berkeley mostrano che la memoria e il linguaggio sono profondamente collegati, tramite l'ippocampo, che gioca un ruolo chiave nelle associazioni della memoria.

Situato al centro del cervello, l'ippocampo agisce come un router per collegare i ricordi correlati - il colore, la forma, la sensazione, il profumo e il gusto di un'arancia, per esempio - in modo da poter creare associazioni.

Il ruolo dell'ippocampo nel mettere in relazione le parole in arrivo con la conoscenza immagazzinata è necessario per comprendere e generare il significato delle frasi, secondo i ricercatori.

Recentemente è stato riferito che i pazienti con danno ippocampale avevano esattamente il tipo di sintomi che ci si aspetterebbe se l'ippocampo fosse coinvolto nelle associazioni linguistiche: problemi che mettono in relazione i significati delle parole tra loro e nell'estrazione di informazioni contestuali da frasi e discorsi, hanno detto i ricercatori.

"Il legame tra la lingua e l'ippocampo potrebbe essere una spiegazione per alcuni dei deficit linguistici che vediamo in pazienti che non hanno danni alle aree linguistiche del cervello", ha detto l'ex collega postdottorato dell'Università della California, Vitória Piai, ora ricercatore senior presso la Radboud University di Nijmegen, Paesi Bassi.

"Penso che una volta che inizieremo a studiare la lingua come accade nella vita reale, scopriremo che l'ippocampo sta facendo di più al servizio del linguaggio di quanto pensassimo prima."

Per il loro studio, i ricercatori hanno registrato l'attività neuronale utilizzando elettrodi inseriti nell'ippocampo di 12 persone mentre sentivano frasi da riempire con una risposta ovvia: "Ha spazzato il pavimento con un ________", per esempio.

Nella maggior parte dei soggetti, l'ippocampo ha mostrato un'attività altamente sincronizzata mentre si avvicinavano alla risposta giusta mentre ascoltavano le frasi, ma prima che fosse visualizzata un'immagine della risposta. Questo era un segno che la regione stava creando associazioni in tutto il cervello per trovare la parola giusta: in questo caso, scopa, hanno spiegato i ricercatori.

Secondo Piai, la registrazione del cervello profondo cattura l'attivazione dei neuroni millisecondo per millisecondo, mostrando esattamente come il cervello affronta il linguaggio in tempo reale.

Gli studi linguistici utilizzano molto spesso la risonanza magnetica funzionale (fMRI), che misura il flusso di ossigeno nel cervello, un processo lento che non consente ai ricercatori di misurare le attività che si svolgono in una frazione di secondo, ha elaborato.

"Gli studi con fMRI mostrano dove le cose potrebbero essere collegate, ma non ti dice come il cervello stia mettendo insieme queste cose", ha detto Piai.

"Penso che si possa arrivare alla domanda del 'come' solo una volta che si inizia a utilizzare l'elettrofisiologia, che ha una relazione più diretta con l'attività neurale nel segnale rispetto al sangue deossigenato.Questo esperimento è così eccitante per la possibilità che inizieremo a capire il linguaggio e la memoria in modo più integrato, cominceremo ad esaminarli come realmente accade. "

"Il linguaggio è qualcosa che è stato classicamente visto come in evoluzione e che si verifica nella corteccia, motivo per cui abbiamo il linguaggio e i topi no", ha detto il coautore Robert Knight, professore di psicologia dell'Università della California, Berkeley ed ex capo del l'Helen Wills Neuroscience Institute.

“Nonostante il fatto che l'area ippocampale della parte mediale del lobo temporale sia ben nota per essere collegata alla memoria spaziale e verbale negli esseri umani, i due campi sono stati come navi che corrono nella nebbia, ignari che l'altra nave è lì. "

Nel nuovo studio, condotto su pazienti epilettici sottoposti a studi sugli elettrodi intracranici presso l'Università della California, l'Irvine Medical Center e lo Stanford University Medical Center per individuare la fonte della loro attività cerebrale anormale, Piai ha sfruttato un noto effetto comportamentale per esplorare il coinvolgimento dell'ippocampo nella lingua. Ha registrato solo dall'emisfero non epilettico del cervello.

Precedenti studi sul linguaggio hanno dimostrato che le persone riempiono gli spazi vuoti più rapidamente quando una frase ha una sola risposta ovvia - "Ha chiuso la porta con il ________," per esempio - rispetto a quando la frase ha molte possibili risposte, come "È venuta qui con ________. "

Nel nuovo studio, i soggetti hanno ascoltato frasi di sei sillabe, seguite da una pausa e poi un breve lampo di un'immagine della risposta. Ai soggetti è stato chiesto di nominare l'immagine.

In 10 dei 12 soggetti, solo frasi vincolate - quelle con un'unica risposta ovvia - hanno causato un'esplosione di onde theta sincronizzate nell'ippocampo, attività caratteristica dell'ippocampo quando crea un'associazione di memoria.

"Vitória ha dimostrato che quando si registra direttamente dalla regione dell'ippocampo umano, man mano che la frase diventa più restrittiva, l'ippocampo diventa più attivo, in pratica predice ciò che accadrà", ha detto Knight. "L'ippocampo ha iniziato a sviluppare un'attività teta ritmica che è collegata all'accesso alla memoria e all'elaborazione della memoria."

Nel corso degli anni, Knight e altri hanno studiato l'attività cerebrale utilizzando elettrodi sulla superficie del cervello, la cosiddetta elettrocortiocografia, o inseriti nel cervello, chiamata registrazione intracranica, e hanno dimostrato che i neuroni della memoria vibrano tra uno e 80 cicli al secondo. I neuroni che rappresentano i ricordi associati, tuttavia, vibrano con un ritmo "theta" compreso tra quattro e otto cicli al secondo.

Una teoria è che quando uno di questi neuroni associati viene attivato, tutti quelli che vibrano con la stessa frequenza si attivano simultaneamente, dandoci il richiamo dei ricordi correlati. L'odore di un'arancia innesca un'immagine nella mente, il gusto e l'odore di un'arancia e qualsiasi emozione positiva o negativa connessa con le arance.

Allo stesso modo, una frase vincolata creerebbe gradualmente vibrazioni sincronizzate tra i ricordi correlati. Per la frase "Ha spazzato il pavimento con un ________", "spazzato" e "pavimento" attivano vibrazioni sincronizzate in diversi gruppi di neuroni che codificano memorie correlate, sovrapponendosi all'unica parola strettamente correlata a entrambi: "scopa".

Piai sospetta che quando ascoltiamo frasi non vincolate, le parole non richiamano alcuna associazione correlata o sovrapposta.

Le nuove scoperte potrebbero aprire una nuova area di studio con registrazioni intracraniche per sondare i dettagli della connessione tra linguaggio e memoria, ha detto Knight.

“Questo studio mostra che la memoria contribuisce come una frase si evolve nel tempo; è una parte in tempo reale del nostro sistema linguistico, non uno schiavo del sistema linguistico ", ha detto.

Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Atti della National Academy of Sciences.

Fonte: University of California Berkeley