Stimulation transcrânienne du courant direct (TDCS) des domaines de Wernicke et Broca dans les études de l'apprentissage des langues et de l'acquisition de mots

Dans cette vidéo, nous décrivons un temps simple et un protocole rentable pour l’utilisation de la stimulation transcrânienne à courant direct pour les expériences psycho et neurolinguistiques visant à étudier d’une manière naturaliste, mais entièrement contrôlée, le rôle des zones corticales du cerveau humain dans l’apprentissage des mots, et un ensemble complet de procédures comportementales pour évaluer les résultats. Le langage est une fonction très importante, mais mal comprise, du cerveau humain. Alors que les études des modèles d’activation cérébrale au cours de la compréhension du langage sont abondantes ce qui est souvent critique manquant est la preuve causale de la participation des zones du cerveau dans une fonction particulière, notamment en raison de la nature humaine unique de cette capacité, et une pénurie d’outils neurophysiologiques pour étudier les relations causales dans le cerveau non invasive.

Ces dernières années ont vu une augmentation rapide de l’utilisation de la stimulation transcrânienne à courant direct, ou TDCS, qui est une technique facile, peu coûteuse et sûre non invasive qui peut moduler l’état de la zone cérébrale stimulée qu’il fait putativement en déplaçant les seuils d’excitation et d’inhibition, et permet ainsi l’étude de sa contribution particulière à des fonctions spécifiques. Ici, nous allons décrire l’utilisation de tDCS dans une expérience psycholinguistique d’apprentissage de mot. Ici, nous envisagerons l’application du TDCS aux zones linguistiques dans une expérience d’apprentissage de mots.

En général, le cas de l’apprentissage des mots est pris ici comme un exemple d’expérience neurolinguistique, et la partie tDCS de la procédure ne devrait pas changer considérablement pour d’autres types d’expériences linguistiques qui ciblent les mêmes domaines. Pourtant, nous profitons de cette occasion pour mettre également en évidence des considérations méthodologiques majeures dans le mot expérience d’acquisition en soi, qui est le deuxième objectif principal du présent rapport. Il est important d’obtenir toutes les autorisations légales et éthiques pour les études sur des sujets humains qui sont exigées par votre législation locale.

Dans notre étude, l’autorisation a été accordée par le Comité d’éthique de la recherche de l’Université de Saint-Pétersbourg. Effectuez toutes les mesures dans une caméra insonorisée, ou du moins atténuée. L’isolation acoustique est très importante, puisque tout son, bruit, parole humaine, et ainsi de suite peut affecter considérablement les performances, et donc influencer les données.

Pour éviter les interférences par contact inutile avec l’expérimentateur de sujet, seuls l’écran, les écouteurs ou les haut-parleurs, et tous les périphériques d’entrée, tels que les boîtes de clavier ou de bouton doivent être situés à l’intérieur de la caméra. L’interaction avec l’expérimentateur doit se faire au-dessus de l’interphone, à moins qu’un contact personnel ne soit nécessaire. Les paramètres optimaux pour la présentation du texte sont le texte noir sur fond gris.

Nous utilisons la police face Arial taille 27. Pour réduire les retards et la nervosité dans la présentation visuelle, nous vous recommandons d’utiliser une carte vidéo et un moniteur avec un taux de rafraîchissement de 100 hertz et plus. Pour mesurer les temps de réaction, utilisez des coussinets de réponse de qualité recherche qui ont été ergonomiques et un timing plus précis par rapport aux claviers conventionnels.

Nous avons choisi des mots de langue russe qui ont été contrôlés pour leur longueur et leur structure globale afin d’éviter tout effet de base des propriétés de surface sur le traitement de niveau supérieur. Pour créer plusieurs listes, nous avons divisé le mot en ensembles qui ne différaient pas statistiquement sur leur fréquence et syllabique. Ceci a été établi à l’aide de tests T.

De nouvelles formes de mots ont été créées en transposant les syllabes alternatives dans chaque ensemble de mots. Ainsi, les mots nouveaux ressemblaient donc aux mots existants en termes de structure orthographique et phonologique. En conséquence, nous avons créé une liste de formulaires de mots à apprendre et une liste de pseudo-mots similaires non appris à partir d’un ensemble de mots existants.

Les trois types de stimulus qui partageaient un ensemble pourraient donc potentiellement entrer dans la compétition lexicale en tant que voisins après l’étape d’apprentissage. D’autres listes de contrôle des mots et des pseudo-mots qui ne partageaient pas cette similitude ont également été préparées. Les ensembles ont été contrebalancés autour des groupes de sujets de la façon dont ils ont joué différents rôles expérimentaux afin de minimiser les effets de la forme de surface sur la sémantique nouvellement acquise.

Nous avons également créé de nouvelles significations associées aux nouveaux mots dans le processus d’apprentissage. Ils étaient faits de concepts obsolètes ou réels qui n’étaient pas présents dans la langue des participants. Pour l’apprentissage contextuel de la sémantique nouvelle, nous avons créé cinq phrases pour chacun des nouveaux concepts décrivant des situations à travers lesquelles on pouvait comprendre le sens des mots nouveaux progressivement du contexte général au contexte plus spécifique.

Les mots nouveaux étaient représentés dans leur forme de base. La durée des phrases et le nombre de mots ont été contrôlés et l’équilibre entre les conditions. Chaque phrase se composait de huit mots selon la durée minimale des phrases en russe, qui vous permettent de comprendre le contexte.

Lorsque vous lisez ces phrases, vous pouvez comprendre que le circunal est une sorte de sentiment négatif qui apparaît lorsque vous devez vous souvenir de trop de mots de passe de vos comptes. Pour évaluer l’acquisition et la compréhension des formes de mots et de la sémantique, nous utilisons plusieurs tâches, le rappel gratuit, la reconnaissance des indices, les décisions lexicales, la définition sémantique et le jugement sémantique. Dans le cadre de la tâche de rappel gratuit, les participants devaient reproduire autant de nouveaux formulaires de mots qu’ils pouvaient en les tapant dans la feuille de calcul préparée.

Les tâches de reconnaissance et de décisions lexicales ont été utilisées les mêmes stimuli et la même vitesse de présentation et ne diffèrent que dans les instructions. Les éléments ont été présentés séquentiellement et au hasard. Dans la tâche de reconnaissance, les participants devaient appuyer sur le bouton un s’ils rencontraient le mot pendant l’expérience ou appuyer sur deux s’ils ne le voulaient pas.

Dans la décision lexicale, ils ont dû appuyer sur le bouton un si présenté ce qui avait du sens ou appuyer sur deux si elle n’a pas. Des tâches sémantiques ont été utilisées pour estimer l’acquisition de significations normales et la correspondance entre cette signification et la forme de surface. Dans la tâche de définition sémantique, les participants reçoivent une liste des éléments, ceux présentés précédemment dans la phase d’apprentissage.

Ils devraient essayer de définir chacune d’entre elles et de taper leurs définitions dans la feuille de calcul. Dans la tâche de jugement sémantique, les participants ont reçu un mot et trois définitions. Ils doivent choisir une définition correcte pour chaque mot en appuyant sur le bouton correspondant.

Une seule des définitions était correcte. En outre, nous suggérons d’inclure aucune de ces options ou pas sûr. La stimulation électrique transcrânienne à courant direct, tDCS, génère des modulations neurologiques et une activité spontanée et neuronale.

Dépendant de l’orientation des cellules par rapport au courant, le potentiel membranaire peut être légèrement déplacé vers l’hyperpolarisation. Par exemple, pour le système moteur, il se produit pendant la stimulation anodale, ou la dépolarisation pour la stimulation cathodique. Ce changement dans votre excitabilité neuronale conduira à diverses altérations temporaires de la fonction cérébrale, y compris les fonctions sensorielles motrices et cognitives de haut niveau.

Ici, nous envisagerons l’application du TDCS à des domaines linguistiques tels que les domaines humains de Wernicke et Broca dans une expérience d’apprentissage de mots. Il est important de se rappeler la principale différence entre tDCS et d’autres méthodes non invasives de stimulation cérébrale, telles que la stimulation magnétique transcrânienne, d’abord, car il n’y a pas un moyen plus simple de déterminer la sensibilité au TDCS par évaluation de seuil, un protocole unique est appliqué pour tous les sujets. Deuxièmement, il est très difficile d’estimer avec précision la zone de stimulation.

On ne peut parler que de la zone hypothétique. Troisièmement, il est également difficile d’estimer la durée des effets de stimulation hors ligne. Vraisemblablement, l’effet principal de la stimulation sont observés jusqu’à une heure après l’arrêt de la stimulation.

Cependant, l’effet de la stimulation peut parfois être détecté même un jour après la stimulation. Il existe trois types de stimulation, cathodale, avec une électrode cathodique au-dessus de la zone cible, anodale, avec l’anode au-dessus de la zone cible, et le placebo, ou stimulation simulée. Utilisez des électrodes éponges mesurant cinq par cinq centimètres.

Les électrodes doivent être trempées dans la solution saline physiologique pendant cinq minutes avant l’application. Afin de minimiser l’effet de la stimulation sur d’autres zones du cerveau mettre l’électrode anodale à la base du cou sur le côté droit. Nous utilisons des électrodes spongieux mesurant deux par cinq centimètres.

Une attention particulière devrait être accordée pour éviter la propagation de la solution au-delà des limites de la zone d’application d’électrodes. Un soin particulier doit être pris pour garder la zone d’électrode environnante au sec. Le protocole optimal pour la stimulation cathodique est la stimulation d’un courant milliamp pendant 10 minutes.

Tout d’abord, le courant monte à un milliamp au cours des 20 premières secondes, et à la fin de la stimulation, il diminue à zéro dans les 20 dernières secondes de la stimulation. Les ensembles avec des phrases contextuelles contenant les mots nouveaux sont présentés dans un ordre aléatoire. Chaque phrase commence par une présentation mot par mot.

Après cela, toute la phrase apparaît à l’écran pour assurer sa pleine compréhension. Les participants doivent appuyer sur un bouton de réponse indiqué avec leur index de la main gauche après avoir lu toute la phrase. La main gauche est utilisée pour réduire les interférences avec les erreurs de langage de l’hémisphère gauche.

La durée de la présentation de la phrase est de cinq secondes. Puis un réticule apparaît au centre de l’écran pendant 500 millisecondes et la phrase suivante commence. Les ensembles des phrases sont séparés les uns des autres par l’apparition de trois réticules pendant deux secondes.

Chaque nouvelle présentation conceptuelle commence par un autre réticule présent pendant 500 millisecondes avant que les mots de phrase ne soient flashés. Chaque mot est présenté pendant 500 millisecondes, l’écran vide et la couleur d’arrière-plan entre les mots en une phrase pendant 300 millisecondes. Nous avons utilisé une batterie de tests différents puisque les effets tDCS sur le traitement de la langue ne sont pas bien connus.

Pour évaluer les effets d’apprentissage immédiatement et après l’étape de consolidation du jour au lendemain, nous recommandons de briser le stimulus mis en deux sous-ensembles, répartis également entre les conditions de stimulation et contrebalancés dans l’ensemble du groupe en question. Nous accomplissons les tâches d’évaluation immédiatement après le protocole d’apprentissage et après un délai de 24 heures. Ce protocole permet l’analyse des données à l’aide de différents tests comparant deux ensembles d’échantillons provenant de distributions continues avec des médianes égales, comme le test Wilcox et Rank Sum, ou le test Mann-Whitney U, ou des médianes pour échantillonner t-test si la distribution est normale.

Au sein de chaque groupe, il y avait des différences notables dans les scores d’exactitude et les temps de réaction entre les deux séances d’évaluation. Dans le groupe factice, la reconnaissance de mots nouveaux était nettement meilleure le premier jour que le deuxième. Dans le groupe cathodal la latence de temps de réaction dans la tâche de reconnaissance était significativement plus rapide pour des mots nouveaux que pour des mots pseudo concurrents le premier jour, mais pas sur le deuxième.

Les résultats de la tâche de décision lexicale ont montré qu’après stimulation cathodale le premier et le deuxième jour il y avait sensiblement meilleure exécution pour des mots nouveaux que pour des concurrents de mot pseudo. Dans le groupe factice, cependant, cet effet était significatif le deuxième jour seulement. tDCS des cortices de langue illustrés ici par la région de Wernicke produit un modèle complexe des résultats comportementaux.

La présentation contextuelle de nouveaux mots après tDCS élargit considérablement les possibilités d’étude simultanée de l’acquisition de la forme de mot en soi et de sa sémantique. Pour désengager les différents effets, une batterie de différents tests est nécessaire, qui pourrait tester les processus à différents niveaux de mémoire à court et à long terme, l’accès lexical, le traitement sémantique, et ainsi de suite. Les effets cognitifs obtenus au cours de la phase transitoire de stimulation sont maintenus sur une plus longue période et peuvent donc être éventuellement utilisés pour moduler l’acquisition et le traitement de mots dans des contextes pratiques.