Differenze individuali
31.9 Misure neurali dello sviluppo del linguaggio
Come si riorganizza il cervello del bambino durante questo periodo di profondo sviluppo del linguaggio? Una serie di studi elettrofisiologici di Debra Mills e colleghi suggerisce che” la specializzazione cerebrale per il linguaggio emerge in funzione dell’apprendimento e, in una certa misura, dipende dal tasso di apprendimento ” (Sheehan & Mills, 2008). Mills e colleghi hanno dimostrato che la relativa lateralizzazione dei componenti elettrofisiologici (EEG) (P100, N200-400) durante i primi anni di vita è intimamente correlata all’apprendimento e alla competenza linguistica. In particolare, la distribuzione laterale del componente N200-400 per parole conosciute rispetto a quelle sconosciute è correlata alla dimensione complessiva del vocabolario del bambino in una particolare lingua. Conboy e Mills (2006) hanno dimostrato che nei bambini bilingui di 20 mesi classificati come aventi dimensioni totali del vocabolario alte o basse, la differenza N200-400 tra parole conosciute e sconosciute è stata lateralizzata solo nei bambini con vocabolari più alti e solo nella loro lingua dominante. Al contrario, questa differenza nota rispetto alla parola sconosciuta N200-400 è stata distribuita bilateralmente nella lingua non dominante e nei bambini con un vocabolario totale inferiore. Una scoperta simile è stata riportata in un esperimento di apprendimento rapido di Mills, Plunkett, Prat e Schafer (2005). Pertanto, i cambiamenti nella topografia su larga scala delle risposte neurali alle parole sono stati guidati dall’esperienza dei bambini con le parole in generale, nonché dalla loro conoscenza di esempi di parole specifiche.
Più in generale, nella loro revisione della letteratura linguistica EEG infantile e infantile, Sheehan e Mills (2008) sottolineano che la relativa lateralizzazione dei componenti EEG cambia dinamicamente nel corso della vita. Ad esempio, citano il caso del componente P1 evocato in risposta a stimoli uditivi, che mostra una lateralizzazione sinistra precoce da 3 mesi a 3 anni, una distribuzione simmetrica da 6 a 12 anni e una distribuzione lateralizzata destra da 13 anni all’età adulta. L’esistenza di tali complesse traiettorie di sviluppo dimostra che qualsiasi presunta “lateralizzazione precoce” per gli stimoli del linguaggio o del linguaggio deve essere compresa nel contesto dei cambiamenti nel corso della vita—un punto particolarmente importante per interpretare gli studi di risonanza magnetica funzionale e strutturale (MRI) sullo sviluppo del linguaggio.
Gli studi MRI funzionali e strutturali sullo sviluppo del linguaggio sono spesso diretti a questioni di lateralizzazione relativa (e regionalizzazione) della funzione. In questo senso, Perani et al. (2010, 2011) ha scansionato i neonati italiani appena nati (~2 giorni) mentre venivano riprodotti stimoli vocali e musicali. Tra gli altri risultati, gli autori hanno scoperto che i neonati mostravano una risposta sostanzialmente lateralizzata a destra nelle regioni uditive primarie e secondarie per il linguaggio e la musica prodotti naturalmente, mentre il linguaggio e la musica alterati mostravano un profilo di attivazione bilaterale o anche leggermente lateralizzato a sinistra. C’è qualche indicazione che questo profilo di lateralizzazione precoce per l’ascolto passivo del linguaggio può variare nei primi mesi di vita. Uno studio fMRI su neonati di 3 mesi che ascoltavano un discorso significativo o invertito mentre dormivano o svegli riportavano un’attività più lateralizzata a sinistra nel gyri temporale e angolare superiore (Dehaene-Lambertz, Dehaene, & Hertz-Pannier, 2002). In uno studio sulla fMRI con neonati di 7 mesi, Blasi et al. (2011) ha dimostrato che le vocalizzazioni nonlinguistiche evocavano una maggiore attivazione del giro temporale e del solco superiore bilaterale ma lateralizzata rispetto ai suoni ambientali non vocali. In termini di asimmetrie strutturali sottostanti iniziali legate al linguaggio, O’Muircheartaigh et al. (2013) ha riportato asimmetrie multiple età-contingenti nella mielinizzazione della sostanza bianca tra le età 1 e 6 che erano correlate agli aspetti della competenza linguistica valutati dalle scale Mullens dell’apprendimento precoce. In uno studio con bambini in età scolare (età 5-6), Brauer e Friederici (2007) hanno dimostrato che l’attivazione mediante ascolto passivo della frase era un po ‘ meno lateralizzata rispetto agli adulti, ma che i bambini e gli adulti erano abbastanza simili nel loro profilo di attivazione perisilviana. Due studi di imaging precoce della comprensione del linguaggio uditivo nei bambini piccoli suggeriscono anche che l’elaborazione precoce del linguaggio è prevalentemente bilaterale, attivando il giro frontale inferiore (IFG) e le cortecce temporali (Booth et al., 2000; Ulualp, Biswal, Yetkin, & Kidder, 1998).
Altri studi di fMRI sullo sviluppo che utilizzano la produzione del linguaggio si sono anche concentrati sull’identificazione di modelli di lateralizzazione del linguaggio negli individui (Berl et al., 2014, Gaillard et al., 2004) su compiti (Bookheimer, Zeffiro, Blaxton, Gaillard, & Theodore, 2000; De Guibert et al., 2010; Lidzba, Schwilling, Grodd, Krägeloh-Mann, & Wilke, 2011) e sulle modalità di risposta (Croft, Rankin, Liégeois, Banks, & Cross, 2013). In generale, gli studi sullo sviluppo indicano che sebbene la maggior parte dei bambini in età scolare mostri risposte lateralizzate a sinistra, ci sono differenze individuali e dipendenti dal compito. Sono stati descritti anche cambiamenti legati all’età nella lateralizzazione. Ad esempio, Szaflarski, Holland, Schmithorst e Byars (2006) hanno dimostrato che l’attivazione neurale per un compito di generazione di verbi segreti è diventata sempre più lateralizzata a sinistra tra l’infanzia e l’adolescenza. In particolare, i cambiamenti legati all’età all’interno della cosiddetta area di Broca sono stati al centro di molti studi sul linguaggio dello sviluppo (recensiti in Berl et al., 2014). Tuttavia, le conclusioni che si possono trarre sembrano dipendere dalla fascia di età del campione in questione, nonché dalle esigenze specifiche del compito. In generale, gli studi che hanno utilizzato la fluidità verbale o le attività di categorizzazione tendono a mostrare aumenti legati all’età nell’attivazione rispetto all’IFG sinistro (Holland et al., 2001), mentre gli studi che utilizzano compiti di associazione semantica tendono a evocare differenze rispetto all’IFG giusto (Booth et al., 2003; Chou et al., 2006). Eppure altri studi riportano che i cambiamenti di attivazione e l’aumento della lateralizzazione sinistra nell’IFG sono correlati all’età (Berl et al., 2014) o performance (Bach et al., 2010; Blumenfeld, Booth, & Burman, 2006).
Gran parte di ciò che sappiamo sullo sviluppo neurale della produzione del linguaggio si basa su una serie di importanti studi sullo sviluppo utilizzando compiti neuropsicologici e/o fMRI linguistici adulti ben caratterizzati. Questi includono la semplice ripetizione della parola a una stecca uditiva (Church, Coalson, Lugar, Petersen, & Schlaggar, 2008), la lettura palese della parola (Church et al., 2008; Grande, Meffert, Huber, Amunts, & Heim, 2011; Heim et al., 2010; Schlaggar & McCandliss, 2007), word generation to a category (Gaillard et al., 2000, 2003) o più compiti “metalinguistici” come verbo, rima o generazione di contrari a una parola letta o ascoltata (Brown et al., 2005; Holland et al., 2001; Schapiro et al., 2004; Schlaggar et al., 2002; Szaflarski, Schmithorst, et al., 2006).
In uno studio seminale, Brown e colleghi (2005) hanno studiato un grande gruppo di bambini e adulti che svolgono attività di generazione di parole palesi (rima, verbo e generazione opposta). Confrontando adulti e bambini con tempi di precisione/reazione simili su questi compiti, hanno identificato regioni in cui sono state osservate diminuzioni legate all’età (fronte mediale bilaterale, parietale, occipitotemporale e corteccia cingolata) e aumenti legati all’età nell’attività (regioni frontali laterali e mediali sinistre). Al contrario, confrontando adulti e bambini le cui prestazioni differivano, sono stati notati cambiamenti sulla corteccia frontale destra, sulla corteccia parietale mediale e sulle cortecce posteriori cingolate e occipitali bilateralmente. Questi risultati sono stati indicativi di una maggiore attività nelle regioni di nuova assunzione come la corteccia frontale sullo sviluppo e una maggiore specializzazione dell’attività nelle regioni di elaborazione precedenti come la corteccia extrastriata.
Più recentemente, Krishnan, Leech, Mercure, Lloyd-Fox e Dick (2014) hanno utilizzato un paradigma di denominazione fMRI con più livelli di complessità per capire come i bambini in età scolare (età 7-12) e i giovani adulti hanno risposto alle crescenti richieste di elaborazione. Abbiamo scoperto che l’organizzazione neurale per la denominazione era in gran parte simile nell’infanzia e nell’età adulta, dove gli adulti avevano una maggiore attivazione in tutte le condizioni di denominazione rispetto al giro temporale inferiore e al giro temporale superiore/giro supramarginale. Tuttavia, nominare la complessità ha influenzato in modo diverso adulti e bambini. L’attivazione neurale, specialmente sopra la corteccia prefrontale dorsolaterale ma anche nel solco temporale superiore posteriore destro (STS), ha mostrato aumenti dipendenti dalla complessità negli adulti ma diminuzioni dipendenti dalla complessità nei bambini. Queste differenze probabilmente riflettono il maggior repertorio linguistico degli adulti, le esigenze cognitive differenziali e le strategie durante il recupero e la produzione di parole, nonché i cambiamenti dello sviluppo nella struttura del cervello. È chiaro che ci devono essere notevoli cambiamenti negli anni della scuola media e delle scuole superiori nell’organizzazione neurale anche per abilità di produzione linguistica abbastanza basilari. In questo senso, Ramsden et al. (2011) ha scoperto che i cambiamenti nel QI verbale dei singoli soggetti tra la prima e la tarda adolescenza erano associati a cambiamenti nella “densità della materia grigia” in una regione somatomotoria ventrale sinistra in cui gli stessi soggetti mostravano anche l’attivazione della fMRI correlata all’articolazione.
Le differenze individuali nella lingua e nella capacità grammaticale sono state associate anche all’attivazione per la comprensione delle frasi. Ad esempio, l’attivazione sull’IFG per comprendere frasi complesse è correlata alle differenze individuali nell’abilità grammaticale (Knoll, Obleser, Schipke, Friederici, & Brauer, 2012; Nuñez et al., 2011) e la conoscenza del vocabolario (Yeatman, Ben-Shachar, Glover, & Feldman, 2010), piuttosto che l’età.3 In uno studio MRI funzionale e strutturale combinato con bambini in età scolare, adolescenti e adulti, Richardson, Thomas, Filippi, Harth e Price (2010) hanno scoperto che le differenze individuali nella dimensione del vocabolario erano positivamente correlate con l’attivazione per la comprensione della frase uditiva nella STS posteriore sinistra e con “densità della materia grigia” nella stessa regione. Questi risultati suggeriscono che il processo di apprendimento della lingua scolpisce in modo significativo le reti alla base dell’elaborazione del linguaggio, anche piuttosto tardi nello sviluppo.