METODI DI INDAGINE IN NEUROPSICOLOGIA E IN NEUROLINGUISTICA

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1 METODI DI INDAGINE IN NEUROPSICOLOGIA E IN NEUROLINGUISTICA Corso di Linguistica Applicata a.a Prof. Giovanna Marotta

2 L approccio neuropsicologico classico q Prevalente fino alla seconda metà del 900 q Basato sull assunto che i disturbi linguistici selettivi possano essere messi in relazione con lesioni presenti in specifiche aree cerebrali

3 L approccio neuropsicologico classico q Prevalente fino alla seconda metà del 900 q Basato sull assunto che i disturbi linguistici selettivi possano essere messi in relazione con lesioni presenti in specifiche aree cerebrali Osservazione diretta di pazienti cerebrolesi Fase acuta Fase cronica

4 L approccio neuropsicologico classico La doppia dissociazione : l organizzazione anatomo-funzionale del cervello viene inferita osservando gruppi di soggetti diversi durante lo svolgimento degli stessi compiti q sani vs. cerebrolesi q cerebrolesi con lesioni diverse

5 L approccio neuropsicologico classico La doppia dissociazione : l organizzazione anatomo-funzionale del cervello viene inferita osservando gruppi di soggetti diversi durante lo svolgimento degli stessi compiti q sani vs. cerebrolesi q cerebrolesi con lesioni diverse Es. Gruppo di pazienti 1: lesione di tipo A; disturbo selettivo X Gruppo di pazienti 2: lesione di tipo B; disturbo selettivo Y si deduce che: > La lesione A causa il disturbo selettivo X > La lesione B causa il disturbo selettivo Y

6 L approccio neuropsicologico classico PROBLEMI 1. Le lesioni spesso (soprattutto in caso di disturbi cronicizzati) interessano ampie aree cerebrali, e non una sola zona precisa. 2. Le aree lesionate, col tempo, possono essere interessate da un fenomeno di riorganizzazione funzionale.

7 L approccio neuropsicologico classico PROBLEMI 1. Le lesioni spesso (soprattutto in caso di disturbi cronicizzati) interessano ampie aree cerebrali, e non una sola zona precisa. 2. Le aree lesionate, col tempo, possono essere interessate da un fenomeno di riorganizzazione funzionale. POSSIBILE SOLUZIONE Osservare pazienti con lesioni in fase acuta q pro: piccole lesioni, meglio localizzabili, prima di un eventuale riorganizzazione funzionale q contra: possibilità di diaschisi, che porta all alterazione funzionale di aree non direttamente danneggiate, ma a loro volta dipendenti da aree lesionate

8 L approccio neuropsicologico classico Classificazione degli errori linguistici LESSICALE ELABORAZIONE FRASALE PRAGMATICA DISCORSIVA

9 L approccio neuropsicologico classico Classificazione degli errori linguistici LESSICALE dimensione ELABORAZIONE FRASALE MICROELABORATIVA PRAGMATICA dimensione DISCORSIVA MACROELABORATIVA

10 L approccio neuropsicologico classico Errori di natura microelaborativa a livello fonetico/fonologico q Fillers sillabici: «d devo andare a ca casa» q Parafasia fonetica (i singoli foni non sono articolati correttamente) q Parafasia fonologica (produzione di fonemi errati in una parola comunque riconoscibile): «piappi» per «piatti» q Neologismo (produzione di parole non comprensibili): «pirricchi» per «picnic»

11 L approccio neuropsicologico classico Errori di natura microelaborativa a livello morfologico/morfosintattico q Paragrammatismi liberi o legati (sostituzione di morfemi liberi o legati, mancato accordo): «la bicchiere rotto», «il bicchiere rotta» q Omissione di parola funzione o contenuto: «sedia di sala è [ ]», «la di sala è [ ]» Frequenti omissioni nell eloquio di afasici non fluenti (agrammatismo)

12 L approccio neuropsicologico classico Errori di natura microelaborativa a livello semantico/lessicale q Parafasia semantica (produzione di una parola contestualmente errata, ma semanticamente affine a quella attesa; ad es. dello stesso frame semantico): «tavolo» al posto di «sedia» q Parafasia verbale (produzione di una parola contestualmente errata e NON semanticamente affine a quella attesa): «fiore» al posto di «sedia» q Anomie (mancato reperimento della parola corretta) q Circonlocuzioni

13 L approccio neuropsicologico classico Errori di natura macroelaborativa a livello pragmatico q Ecolalie (continue ripetizioni di quanto detto dall interlocutore) a. «Come stai?» b. «Come stai?» Ø Presente anche nei bambini fino al 4 /5 anno di età q Mancata comprensione di espressioni non letterali (metafore, modi di dire, ironia), in particolare per cerebrolesi destri e autistici

14 L approccio neuropsicologico classico I test di valutazione delle abilità linguistiche q Fino alla fine degli anni 70, i pazienti con disturbi del linguaggio venivano sottoposti a test standardizzati studiati per l analisi dei deficit di microelaborazione (competenza lessicale e frasale) troppo rigidi e poco interessanti per il paziente non fornivano campioni di strutture linguistiche complesse spontanei e abbastanza ampi da permettere un analisi delle problematiche esistenti a livello macroelaborativo

15 L approccio neuropsicologico classico I test di valutazione delle abilità linguistiche q Fino alla fine degli anni 70, i pazienti con disturbi del linguaggio venivano sottoposti a test standardizzati studiati per l analisi dei deficit di microelaborazione (competenza lessicale e frasale) troppo rigidi e poco interessanti per il paziente non fornivano campioni di strutture linguistiche complesse spontanei e abbastanza ampi da permettere un analisi delle problematiche esistenti a livello macroelaborativo q Dagli anni 80, necessità di analizzare anche i deficit di natura macroelaborativa (competenza pragmatica e testuale/discorsiva) Ø ideazione di sistemi di analisi del discorso e della conversazione

16 L approccio neuropsicologico classico I test di valutazione delle abilità linguistiche Due tipi diversi di test: q Test che valutano le abilità linguistiche complessive q Test focalizzati su abilità specifiche (es. comprensione morfosintattica o sintattica)

17 L approccio neuropsicologico classico q Test che valutano le abilità linguistiche complessive = Batterie di test che valutano le abilità del paziente in compiti di: Lettura/scrittura Denominazione di oggetti (presentati concretamente o raffigurati) Comprensione Produzione e/o ripetizione di foni, sillabe, parole, frasi e discorsi

18 L approccio neuropsicologico classico q Test che valutano le abilità linguistiche complessive = Batterie di test che valutano le abilità del paziente in compiti di: Lettura/scrittura Denominazione di oggetti (presentati concretamente o raffigurati) Comprensione Produzione e/o ripetizione di foni, sillabe, parole, frasi e discorsi Esempi di batterie di test: Porch Index of Communicative Ability (PICA), Communicative Abilities in Daily Living (CADL), Boston Diagnostic Aphasia Examination (BDAE), Western Aphasia Battery (WAS), Aachener Aphasie Test (AAT).

19 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT): una delle batterie più complete, consente la valutazione delle abilità linguistiche del paziente in: Linguaggio spontaneo: analisi di una conversazione esaminatorepaziente di almeno 10 min. per valutare (1) comportamento comunicativo, (2) abilità articolatorie, (3) organizzazione fonologica, prosodica e sintattica degli enunciati, (4) uso di forme automatiche di linguaggio, (5) mantenimento della coerenza concettuale. Comprensione contestuale e acontestuale Ripetizione Scrittura Lettura Denominazione

20 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT): una delle batterie più complete, consente la valutazione delle abilità linguistiche del paziente in: Linguaggio spontaneo Comprensione contestuale e acontestuale: (1) 4 prove per la valutazione della comprensione di parole isolate o frasi, pronunciate dall esaminatore o scritte; (2) Token test, o Test dei gettoni, in cui il paziente deve indicare/toccare/spostare alcuni oggetti di forma e colore diverse seguendo le istruzioni dell esaminatore. Ripetizione Scrittura Lettura Denominazione

21 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT): una delle batterie più complete, consente la valutazione delle abilità linguistiche del paziente in: Linguaggio spontaneo Comprensione contestuale e acontestuale Ripetizione: di singoli foni consonantici/vocalici, parole bisillabiche, parole composte, frasi di diversa complessità. Scrittura Lettura Denominazione

22 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT): una delle batterie più complete, consente la valutazione delle abilità linguistiche del paziente in: Linguaggio spontaneo Comprensione contestuale e acontestuale Ripetizione Scrittura: due prove di scrittura sotto dettatura. Lettura Denominazione

23 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT): una delle batterie più complete, consente la valutazione delle abilità linguistiche del paziente in: Linguaggio spontaneo Comprensione contestuale e acontestuale Ripetizione Scrittura Lettura: lettura ad alta voce di parole e frasi brevi. Denominazione

24 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT): una delle batterie più complete, consente la valutazione delle abilità linguistiche del paziente in: Linguaggio spontaneo Comprensione contestuale e acontestuale Ripetizione Scrittura Lettura Denominazione: 4 prove che richiedono (1) la denominazione di oggetti rappresentati in figure, (2) di colori, (3) di oggetti con nomi composti (es. lavastoviglie); oppure di (4) formulare una frase completa per descrivere le figure mostrate.

25 L approccio neuropsicologico classico Aachener Aphasie Test (AAT) I dati di ciascuna prova sono inseriti in un programma che segnala q l eventuale presenza di un afasia q la gravità del disturbo (lieve/media/grave) q il tipo di afasia (globale/anomica/di Broca/di Wernicke/ non classificabile, se di diverso tipo)

26 L approccio neuropsicologico classico Altri test che valutano le abilità linguistiche complessive Test per pazienti poliglotti: Bilingual Aphasia Test: consente di valutare e eventualmente confrontare le competenze linguistiche di pazienti poliglotti nelle lingue che conoscono. Esiste per più di 60 lingue. Test per pazienti in età evolutiva: Nepsy II Batteria di valutazione del linguaggio in bambini tra i 4 e i 12 anni

27 L approccio neuropsicologico classico q Test focalizzati su abilità specifiche Boston Naming Test (BNT), per la denominazione Token Test, per la comprensione sintattica Test di Comprensione Grammaticale nel Bambino (TCGB), per la comprensione morfosintattica e sintattica

28 L approccio neuropsicologico classico Nuovo metodo di valutazione e analisi delle competenze discorsive in pazienti cerebrolesi, in età adulta o evolutiva (proposto in Marini, Carlomagno 2004) q Soggetti sottoposti a compiti di descrizione di storie rappresentate per mezzo di figure o vignette q Registrazione e trascrizione accurata delle descrizioni q Segmentazione in enunciati q Analisi dei dati a livello micro- e macroelaborativo e rispetto all efficacia comunicativa raggiunta

29 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Gli elementi principali degli esperimenti psicolinguistici sono: q Tipologia di compito sperimentale proposto q Partecipanti q Scopo q Tipologia di stimoli adottati q Paradigma sperimentale proposto q Valutazione dei risultati

30 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Compiti sperimentali q di produzione o q comprensione linguistica

31 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica 1. Compiti sperimentali di produzione linguistica q Generazione lessicale Produzione di parole che iniziano con un dato fonema Di una determinata categoria Di verbi, collegati a dei nomi uditi/letti Di nomi, collegati a dei verbi uditi/letti q Denominazione Di oggetti/animali/piante di cui si mostra l immagine

32 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica 2. Compiti sperimentali di comprensione linguistica q Comprensione del linguaggio scritto (lettura) q Comprensione del linguaggio orale (ascolto) q Compiti di decisione lessicale Giudicare se una parola esiste oppure è una non-parola

33 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica 2. Compiti sperimentali di comprensione linguistica q Comprensione del linguaggio scritto (lettura) q Comprensione del linguaggio orale (ascolto) q Compiti di decisione lessicale Giudicare se una parola esiste oppure è una non-parola Esistono 2 tipi di non-parole: Non parole legali = rispettano le regole fonologiche della lingua (*stulpoca) Non parole illegali = non rispettano le regole fonologiche (*ghijk)

34 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica 2. Compiti sperimentali di comprensione linguistica q Comprensione del linguaggio scritto (lettura) q Comprensione del linguaggio orale (ascolto) q Compiti di decisione lessicale Giudicare se una parola esiste oppure è una non-parola q Giudizio fonologico (es. decidere se due parole fanno rima) q Giudizio grammaticale (es. decidere se una frase è grammaticale o meno)

35 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica I partecipanti q Pazienti con diverse patologie (ad es. afasici, cerebrolesi destri) q Soggetti di controllo (senza lesioni cerebrali né disturbi specifici) Lo scopo q Determinare l effetto della/e patologia/e sull accesso alle informazioni linguistiche necessarie per svolgere il compito richiesto

36 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Gli stimoli linguistici utilizzati possono essere somministrati attraverso qualunque canale sensoriale Ma molto spesso si usano stimoli visivi

37 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Gli stimoli linguistici utilizzati possono essere somministrati attraverso qualunque canale sensoriale Ma molto spesso si usano stimoli visivi q Ad es., tecnica della presentazione visiva tachistoscopica lateralizzata Serve a valutare il diverso apporto dei due emisferi cerebrali all elaborazione del linguaggio

38 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica La presentazione visiva tachistoscopica lateralizzata q I soggetti osservano un monitor q Appare un punto di fissazione + q Appare lo stimolo (lettera, parola, frase) a sinistra o destra del punto di fissazione per meno di 200 msec (gli occhi non riescono a spostarsi su di esso) q Lo stimolo nell emicampo visivo destro viene processato dall emisfero sinistro e viceversa si può valutare quale emisfero dà una risposta più rapida e precisa

39 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica La presentazione visiva tachistoscopica lateralizzata Adattato da

40 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica La presentazione visiva tachistoscopica lateralizzata Normalmente, i compiti di natura verbale sono svolti con maggiore accuratezza quando lo stimolo viene inviato all emicampo visivo destro, controllato dall emisfero sinistro (dove si trovano le principali strutture neurali coinvolte nell elaborazione del linguaggio).

41 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Compiti basati sulla presentazione di stimoli uditivi q Memorizzare liste di parole q Riconoscere e discriminare sillabe q Dare un giudizio su parole legali o illegali (non-parole) q Dare un giudizio sulla grammaticalità di alcune frasi q Ascolto dicotico: utilizzato per valutare la lateralizzazione funzionale emisferica della comprensione degli aspetti uditivi del linguaggio

42 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Compiti basati sulla presentazione di stimoli uditivi L ascolto dicotico q Simultanea presentazione di stimoli uditivi diversi dalle due orecchie q Il soggetto deve ripetere oralmente gli stimoli presentati o ombreggiare (shadowing), ovvero ripeterle simultaneamente mentre le percepisce. q Ciascuno dei due stimoli viene elaborato bilateralmente, ovvero sia dalla corteccia uditiva ipsilaterale che da quella controlaterale rispetto all orecchio stimolato (dove avviene l elaborazione predominante) q La via nervosa controlaterale inibisce quella ipsilaterale

43 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Compiti basati sulla presentazione di stimoli uditivi L ascolto dicotico

44 Tecniche sperimentali desunte dalla psicolinguistica Compiti basati sulla presentazione di stimoli uditivi L ascolto dicotico q Normalmente, risposte più accurate sono fornite per stimoli presentati all orecchio destro (e quindi elaborati nell emisfero sinistro = lateralizzazione emisferica) q Aspetti non linguistici (ad es. l emozione veicolata dalla modulazione della voce) sembrano essere processati meglio se lo stimolo è presentato all orecchio sinistro ed elaborato dall emisfero destro

45 Neuroimaging funzionale Queste tecniche consentono di vedere quali aree del cervello si attivano mentre il soggetto svolge diversi compiti, e per quanto tempo q Tecniche che registrano l attività neurale elettrica/elettromagnetica 1. Elettroencefalografia (EEG) 2. Magnetoencefalografia (MEG) q Tecniche che registrano l attività metabolica del cervello 3. Risonanza magnetica funzionale (fmri) 4. Tomografia ad emissione di positroni (PET)

46 Tecniche di neuroimaging funzionale 1. Elettroencefalografia (EEG) I tessuti del cervello, del cranio e della cute conducono la corrente elettrica generata dall attività sinaptica: q È possibile posizionare degli elettrodi sullo scalpo che misurino il potenziale corticale dei gruppi di neuroni sottostanti (= il segnale elettrico da essi generato)

47 Tecniche di neuroimaging funzionale 1. Elettroencefalografia (EEG) Caratteristiche di questa tecnica: q Elevatissima risoluzione temporale (ordine dei msec) q Bassa risoluzione spaziale (10-20 mm) q Utile per valutare le dinamiche temporali del processamento linguistico

48 Tecniche di neuroimaging funzionale 1. Elettroencefalografia (EEG) I potenziali elettrici registrati vengono sincronizzati con la comparsa di un determinato stimolo (visivo o uditivo): q La comparsa dello stimolo causa l attivazione di certi gruppi di neuroni nelle aree deputate alla sua elaborazione q Si analizzano le modificazioni dell andamento EEG collegate alla presentazione dello stimolo ( > Event Related Potentials, ERP)

49 Tecniche di neuroimaging funzionale 1. Elettroencefalografia (EEG) Degli ERP si misurano: q q q q q la valenza (P/N = positiva/negativa) l ampiezza del picco d onda la latenza (=durata) dell onda la loro distribuzione sullo scalpo il tempo intercorso dalla somministrazione dello stimolo Codifica degli ERP: Es. P100: potenziale positivo comparso 100 msec dopo l apparizione dello stimolo

50 Tecniche di neuroimaging funzionale 2. Magnetoencefalografia (MEG) Come l EEG, la MEG analizza l attività elettrica di gruppi di neuroni, ma registra anche le variazioni nei campi magnetici negli spazio intracellulari dei neuroni piramidali

51 Tecniche di neuroimaging funzionale 2. Magnetoencefalografia (MEG) Come l EEG, la MEG analizza l attività elettrica di gruppi di neuroni, ma registra anche le variazioni nei campi magnetici negli spazio intracellulari dei neuroni piramidali q Ha una migliore risoluzione spaziale (5-10 mm) q Si analizzano i campi magnetici collegati ad eventi ( > Event Related Fields, ERF)

52 Tecniche di neuroimaging funzionale 3. Risonanza magnetica funzionale (fmri) Permette di osservare l anatomia strutturale del cervello e l attività dei tessuti cerebrali durante lo svolgimento di compiti cognitivi Caratteristiche di questa tecnica: q Altissima risoluzione spaziale (< 2mm) q Bassa risoluzione temporale (ordine dei secondi)

53 Tecniche di neuroimaging funzionale 3. Risonanza magnetica funzionale (fmri) q I nostri tessuti sono permeati d acqua q L idrogeno, in condizioni normali, è dotato di carica positiva e in movimento, e genera un campo magnetico q Il soggetto viene introdotto nel body scanner q Esposti a un campo magnetico forte, i nuclei di idrogeno si allineano in direzione di quel campo q Un radiotrasmettitore emette onde radio che rompono l allineamento del campo magnetico e i protoni si allineano nuovamente col campo magnetico principale, emettendo un segnale radio di intensità variabile che decade col tempo

54 Tecniche di neuroimaging funzionale 3. Risonanza magnetica funzionale (fmri) q La stessa procedura viene ripetuta più volte mentre il soggetto è impegnato in compiti cognitivi q Le aree più attive sono caratterizzate da un maggiore afflusso di sangue q Le misurazioni variano dunque al variare del livello di ossigenazione del sangue (Blood Oxygenation Level Dependent: BOLD)

55 Tecniche di neuroimaging funzionale 4. Tomografia ad emissione di positroni (PET) q È una tecnica invasiva: vengono iniettati nel soggetto degli isotopi radioattivi che emettono positroni q Incontrando gli elettroni dei tessuti, i positroni emettono raggi gamma, che vengono rilevati ed elaborati q Le immagini degli organi vengono riprodotte su un monitor q Come la fmri, si basa sul fatto che le aree più attive del cervello richiedano un maggior afflusso di sangue: permette di osservare in quali aree cerebrali la sostanza iniettata nel sangue sia più presente mentre il soggetto esegue dei compiti cognitivi

56 La stimolazione magnetica transcranica (TMS) Tecnica con cui si provocano in totale sicurezza delle lesioni virtuali, temporanee e reversibili q Viene posizionata sullo scalpo una bobina che genera un campo magnetico forte e localizzato q Gli impulsi magnetici inviati a una data area della corteccia cerebrale interferiscono con la sua normale attività neurale e provocano una risposta fisiologica Es. stimolare la corteccia motoria primaria causa contrazione dei muscoli della mano; è possibile indurre una cecità temporanea stimolando la corteccia visiva primaria; ecc.

57 La stimolazione magnetica transcranica (TMS) Tecnica con cui si provocano in totale sicurezza delle lesioni virtuali, temporanee e reversibili q Viene posizionata sullo scalpo una bobina che genera un campo magnetico forte e localizzato q Gli impulsi magnetici inviati a una data area della corteccia cerebrale interferiscono con la sua normale attività neurale e provocano una risposta fisiologica q La TMS interferisce anche con l elaborazione del linguaggio

58 La stimolazione magnetica transcranica (TMS) Vantaggi: q Evita il problema della plasticità e della possibile riorganizzazione funzionale delle aree cerebrali a seguito di lesioni naturali q Evita il problema dell estensione delle lesioni naturali q Lo stesso soggetto può essere sia sperimentale che di controllo Limiti: q È impossibile stimolare aree sottocorticali q Si conoscono ancora poco i meccanismi alla base della stimolazione magnetica dei tessuti neurali, perciò spesso l interpretazione dei risultati non è sicura