Neurolinguística - Neurolinguistics

Superfície do cérebro humano, com áreas de Brodmann numeradas
Uma imagem de vias neurais no cérebro obtida usando imagens de tensor de difusão

Neurolinguística é o estudo dos mecanismos neurais do cérebro humano que controlam a compreensão, a produção e a aquisição da linguagem . Como um campo interdisciplinar, a neurolinguística extrai métodos e teorias de campos como neurociência , linguística , ciências cognitivas , distúrbios da comunicação e neuropsicologia . Os pesquisadores são atraídos para o campo de uma variedade de origens, trazendo uma variedade de técnicas experimentais, bem como perspectivas teóricas amplamente variadas. Muitos trabalhos em neurolinguística são informados por modelos em psicolinguística e lingüística teórica , e se concentram em investigar como o cérebro pode implementar os processos que a teoria e a psicolinguística propõem serem necessários para a produção e compreensão da linguagem. Os neurolinguistas estudam os mecanismos fisiológicos pelos quais o cérebro processa informações relacionadas à linguagem e avaliam teorias linguísticas e psicolinguísticas, usando afasiologia , imagens cerebrais , eletrofisiologia e modelagem por computador .

História

A neurolinguística está historicamente enraizada no desenvolvimento da afasiologia no século 19 , o estudo dos déficits linguísticos ( afasias ) que ocorrem como resultado de danos cerebrais . A afasiologia tenta correlacionar a estrutura à função, analisando o efeito das lesões cerebrais no processamento da linguagem. Uma das primeiras pessoas a estabelecer uma conexão entre uma área particular do cérebro e o processamento da linguagem foi Paul Broca , um cirurgião francês que realizou autópsias em vários indivíduos com deficiências de fala e descobriu que a maioria deles tinha danos cerebrais (ou lesões ) no lobo frontal esquerdo , em uma área hoje conhecida como área de Broca . Os frenologistas afirmaram, no início do século 19, que diferentes regiões do cérebro realizavam diferentes funções e que a linguagem era controlada principalmente pelas regiões frontais do cérebro, mas a pesquisa de Broca foi possivelmente a primeira a oferecer evidências empíricas para tal relação, e tem foi descrito como "marcante" e "fundamental" para os campos da neurolinguística e das ciências cognitivas. Mais tarde, Carl Wernicke , que deu o nome à área de Wernicke , propôs que diferentes áreas do cérebro eram especializadas para diferentes tarefas linguísticas, com a área de Broca lidando com a produção motora da fala e a área de Wernicke lidando com a compreensão auditiva da fala. O trabalho de Broca e Wernicke estabeleceu o campo da afasiologia e a ideia de que a linguagem pode ser estudada por meio do exame das características físicas do cérebro. Os primeiros trabalhos em afasiologia também se beneficiaram do trabalho do início do século XX de Korbinian Brodmann , que "mapeou" a superfície do cérebro, dividindo-a em áreas numeradas com base na citoarquitetura (estrutura celular) e função de cada área ; essas áreas, conhecidas como áreas de Brodmann , ainda são amplamente utilizadas na neurociência hoje.

A cunhagem do termo "neurolinguística" é atribuída a Edith Crowell Trager, Henri Hecaen e Alexandr Luria, no final dos anos 1940 e 1950; O livro de Luria "Problems in Neurolinguistics" é provavelmente o primeiro livro com Neurolinguistics no título. Harry Whitaker popularizou a neurolinguística nos Estados Unidos na década de 1970, fundando o jornal "Brain and Language" em 1974.

Embora a afasiologia seja o núcleo histórico da neurolinguística, nos últimos anos o campo se ampliou consideravelmente, graças em parte ao surgimento de novas tecnologias de imagem cerebral (como PET e fMRI ) e técnicas eletrofisiológicas sensíveis ao tempo ( EEG e MEG ), que podem realçar os padrões de ativação do cérebro à medida que as pessoas se envolvem em várias tarefas de linguagem; As técnicas eletrofisiológicas, em particular, surgiram como um método viável para o estudo da linguagem em 1980 com a descoberta do N400 , uma resposta do cérebro que se mostrou sensível a questões semânticas na compreensão da linguagem. O N400 foi o primeiro potencial relacionado a eventos relevantes para a linguagem a ser identificado e, desde sua descoberta, EEG e MEG têm se tornado cada vez mais usados ​​para a realização de pesquisas linguísticas.

Disciplina

Interação com outros campos

A Neurolinguística está intimamente ligada ao campo da psicolinguística , que busca elucidar os mecanismos cognitivos da linguagem empregando as técnicas tradicionais da psicologia experimental ; hoje, as teorias psicolinguística e neurolinguística freqüentemente informam uma à outra, e há muita colaboração entre os dois campos.

Muito trabalho em neurolinguística envolve testar e avaliar teorias apresentadas por psicolinguistas e lingüistas teóricos. Em geral, os linguistas teóricos propõem modelos para explicar a estrutura da linguagem e como as informações da linguagem são organizadas, os psicolinguistas propõem modelos e algoritmos para explicar como as informações da linguagem são processadas na mente e os neurolinguistas analisam a atividade cerebral para inferir como as estruturas biológicas (populações e redes de neurônios) realizam esses algoritmos de processamento psicolinguístico. Por exemplo, experimentos no processamento de frases usaram as respostas cerebrais ELAN , N400 e P600 para examinar como as respostas cerebrais fisiológicas refletem as diferentes previsões de modelos de processamento de frases feitas por psicolinguistas, como o modelo "serial" de Janet Fodor e Lyn Frazier e o "modelo de unificação" de Theo Vosse e Gerard Kempen. Os neurolinguistas também podem fazer novas previsões sobre a estrutura e organização da linguagem com base em percepções sobre a fisiologia do cérebro, "generalizando do conhecimento das estruturas neurológicas para a estrutura da linguagem".

A pesquisa neurolinguística é realizada em todas as principais áreas da linguística; os principais subcampos linguísticos, e como a neurolinguística os aborda, são fornecidos na tabela abaixo.

Subcampo Descrição Questões de pesquisa em neurolinguística
Fonética o estudo dos sons da fala como o cérebro extrai os sons da fala de um sinal acústico , como o cérebro separa os sons da fala do ruído de fundo
Fonologia o estudo de como os sons são organizados em uma linguagem como o sistema fonológico de uma determinada língua é representado no cérebro
Morfologia e lexicologia o estudo de como as palavras são estruturadas e armazenadas no léxico mental como o cérebro armazena e acessa palavras que uma pessoa conhece
Sintaxe o estudo de como enunciados de múltiplas palavras são construídos como o cérebro combina palavras em constituintes e frases; como as informações estruturais e semânticas são usadas na compreensão de sentenças
Semântica o estudo de como o significado é codificado na linguagem

Tópicos considerados

A pesquisa em neurolinguística investiga vários tópicos, incluindo onde a informação da linguagem é processada, como o processamento da linguagem se desenvolve ao longo do tempo, como as estruturas cerebrais estão relacionadas à aquisição e aprendizagem da linguagem e como a neurofisiologia pode contribuir para a patologia da fala e da linguagem .

Localizações de processos de linguagem

Muitos trabalhos em neurolinguística, como os primeiros estudos de Broca e Wernicke, investigaram as localizações de " módulos " específicos de linguagem dentro do cérebro. As questões de pesquisa incluem quais informações do curso de linguagem seguem através do cérebro à medida que são processadas, se determinadas áreas se especializam ou não no processamento de determinados tipos de informação, como diferentes regiões do cérebro interagem umas com as outras no processamento da linguagem e como os locais de ativação do cérebro diferem quando um sujeito está produzindo ou percebendo uma linguagem diferente de sua primeira língua.

Curso de tempo dos processos de linguagem

Outra área da literatura neurolinguística envolve o uso de técnicas eletrofisiológicas para analisar o processamento rápido da linguagem no tempo. A ordenação temporal de padrões específicos de atividade cerebral pode refletir processos computacionais discretos pelos quais o cérebro passa durante o processamento da linguagem; por exemplo, uma teoria neurolinguística de análise sintática de sentenças propõe que três respostas cerebrais ( ELAN , N400 e P600 ) são produtos de três etapas diferentes no processamento sintático e semântico.

Aquisição de linguagem

Outro tópico é a relação entre as estruturas cerebrais e a aquisição da linguagem . Pesquisas na aquisição da primeira linguagem já estabeleceram que bebês de todos os ambientes linguísticos passam por estágios semelhantes e previsíveis (como balbuciar ), e algumas pesquisas neurolinguísticas tentam encontrar correlações entre os estágios de desenvolvimento da linguagem e do cérebro, enquanto outras pesquisas investigam o mudanças físicas (conhecidas como neuroplasticidade ) que o cérebro sofre durante a aquisição de uma segunda língua , quando os adultos aprendem um novo idioma. A neuroplasticidade é observada quando tanto a aquisição da segunda língua quanto a experiência de aprendizagem de línguas são induzidas, o resultado dessa exposição à linguagem conclui que um aumento de matéria cinzenta e branca pode ser encontrado em crianças, adultos jovens e idosos.

Ping Li, Jennifer Legault, Kaitlyn A. Litcofsky, maio de 2014. Neuroplasticidade como função da aprendizagem de uma segunda língua: Mudanças anatômicas no cérebro humano Cortex: A Journal Devoted to the Study of the Nervous System & Behavior, 410.1016 / j.cortex. 2014.05.00124996640

Patologia da linguagem

As técnicas neurolinguísticas também são usadas para estudar distúrbios e falhas na linguagem, como afasia e dislexia , e como elas se relacionam com as características físicas do cérebro.

Tecnologia usada

Imagens do cérebro gravadas com PET (superior) e fMRI (inferior). Na imagem PET, as áreas vermelhas são as mais ativas. Na imagem fMRI, as áreas mais amarelas são as áreas que mostram a maior diferença na ativação entre duas tarefas (assistir a um estímulo em movimento, versus assistir a uma tela preta).

Uma vez que um dos focos desse campo é o teste de modelos linguísticos e psicolinguísticos, a tecnologia usada para experimentos é altamente relevante para o estudo da neurolinguística. As modernas técnicas de imagem cerebral têm contribuído muito para uma compreensão crescente da organização anatômica das funções linguísticas. Os métodos de imagem do cérebro usados ​​em neurolinguística podem ser classificados em métodos hemodinâmicos , métodos eletrofisiológicos e métodos que estimulam o córtex diretamente.

Hemodinâmica

As técnicas hemodinâmicas tiram vantagem do fato de que quando uma área do cérebro trabalha em uma tarefa, o sangue é enviado para fornecer oxigênio a essa área (no que é conhecido como resposta dependente do nível de oxigênio no sangue, ou BOLD). Essas técnicas incluem PET e fMRI . Essas técnicas fornecem alta resolução espacial , permitindo que os pesquisadores identifiquem a localização da atividade dentro do cérebro; a resolução temporal (ou informação sobre o tempo de atividade cerebral), por outro lado, é pobre, uma vez que a resposta BOLD acontece muito mais lentamente do que o processamento da linguagem. Além de demonstrar quais partes do cérebro podem servir para tarefas ou cálculos específicos de linguagem, métodos hemodinâmicos também têm sido usados ​​para demonstrar como a estrutura da arquitetura de linguagem do cérebro e a distribuição da ativação relacionada à linguagem podem mudar ao longo do tempo, em função de exposição linguística.

Além de PET e fMRI, que mostram quais áreas do cérebro são ativadas por certas tarefas, os pesquisadores também usam imagem por tensor de difusão (DTI), que mostra as vias neurais que conectam diferentes áreas do cérebro, fornecendo uma visão sobre como diferentes áreas interagem. A espectroscopia de infravermelho próximo funcional (fNIRS) é outro método hemodinâmico usado em tarefas de linguagem.

Eletrofisiológico

Ondas cerebrais registradas usando EEG

As técnicas eletrofisiológicas aproveitam o fato de que, quando um grupo de neurônios no cérebro dispara em conjunto, eles criam um dipolo elétrico ou corrente. A técnica do EEG mede essa corrente elétrica por meio de sensores no couro cabeludo, enquanto o MEG mede os campos magnéticos gerados por essas correntes. Além desses métodos não invasivos, a eletrocorticografia também tem sido usada para estudar o processamento da linguagem. Essas técnicas são capazes de medir a atividade cerebral de um milissegundo para o outro, proporcionando excelente resolução temporal , o que é importante no estudo de processos que ocorrem tão rapidamente quanto a compreensão e a produção da linguagem. Por outro lado, a localização da atividade cerebral pode ser difícil de identificar no EEG; conseqüentemente, esta técnica é usada principalmente para como os processos de linguagem são realizados, ao invés de onde . A pesquisa usando EEG e MEG geralmente se concentra em potenciais relacionados a eventos (ERPs), que são respostas cerebrais distintas (geralmente realizadas como picos negativos ou positivos em um gráfico de atividade neural) eliciadas em resposta a um estímulo específico. Os estudos que usam ERP podem se concentrar na latência de cada ERP (quanto tempo após o estímulo o ERP começa ou atinge o pico), amplitude (quão alto ou baixo é o pico) ou topografia (onde no couro cabeludo a resposta do ERP é captada pelos sensores). Alguns componentes ERP importantes e comuns incluem o N400 (uma negatividade ocorrendo em uma latência de cerca de 400 milissegundos), a negatividade de incompatibilidade , a negatividade anterior esquerda precoce (uma negatividade ocorrendo em uma latência inicial e uma topografia frontal esquerda), o P600 , e o potencial de prontidão lateralizado .

Design experimental

Técnicas experimentais

Os neurolinguistas empregam uma variedade de técnicas experimentais para usar imagens do cérebro para tirar conclusões sobre como a linguagem é representada e processada no cérebro. Essas técnicas incluem o paradigma de subtração , design de incompatibilidade , estudos baseados em violação , várias formas de priming e estimulação direta do cérebro.

Subtração

Muitos estudos de linguagem, particularmente em fMRI , usam o paradigma de subtração, no qual a ativação do cérebro em uma tarefa pensada para envolver algum aspecto do processamento da linguagem é comparada com a ativação em uma tarefa de linha de base pensada para envolver processos não linguísticos semelhantes, mas não para envolver o linguístico processo. Por exemplo, ativações enquanto os participantes leem palavras podem ser comparadas a ativações de linha de base enquanto os participantes leem sequências de letras aleatórias (na tentativa de isolar a ativação relacionada ao processamento lexical - o processamento de palavras reais), ou ativações enquanto os participantes leem frases sintaticamente complexas podem ser comparadas para ativações de linha de base enquanto os participantes lêem frases mais simples.

Paradigma incompatível

O mismatch negativity (MMN) é um componente ERP rigorosamente documentado, freqüentemente usado em experimentos neurolinguísticos. É uma resposta eletrofisiológica que ocorre no cérebro quando um sujeito ouve um estímulo "desviante" em um conjunto de "padrões" perceptivamente idênticos (como na sequência sssssssddssssssdsssss d ). Uma vez que o MMN é eliciado apenas em resposta a um estímulo "estranho" raro em um conjunto de outros estímulos que são percebidos como iguais, ele foi usado para testar como os falantes percebem os sons e organizam os estímulos categoricamente. Por exemplo, um estudo marcante de Colin Phillips e colegas usou a negatividade de incompatibilidade como evidência de que os sujeitos, quando apresentados a uma série de sons de fala com parâmetros acústicos , perceberam todos os sons como / t / ou / d /, apesar do acústico variabilidade, sugerindo que o cérebro humano tem representações de fonemas abstratos - em outras palavras, os sujeitos estavam "ouvindo" não as características acústicas específicas, mas apenas os fonemas abstratos. Além disso, a negatividade de incompatibilidade tem sido usada para estudar o processamento sintático e o reconhecimento da categoria da palavra .

Baseado em violação

Muitos estudos em neurolinguística tiram vantagem de anomalias ou violações de regras sintáticas ou semânticas em estímulos experimentais e analisam as respostas cerebrais eliciadas quando um sujeito encontra essas violações. Por exemplo, frases que começam com frases como * o jardim estava no trabalho , o que viola uma regra de estrutura de frase em inglês , frequentemente provocam uma resposta do cérebro chamada de negatividade anterior esquerda precoce (ELAN). As técnicas de violação estão em uso desde pelo menos 1980, quando Kutas e Hillyard relataram pela primeira vez as evidências do ERP de que as violações semânticas provocaram um efeito N400. Usando métodos semelhantes, em 1992, Lee Osterhout relatou pela primeira vez a resposta P600 a anomalias sintáticas. Projetos de violação também foram usados ​​para estudos hemodinâmicos (fMRI e PET): Embick e colegas, por exemplo, usaram violações gramaticais e ortográficas para investigar a localização do processamento sintático no cérebro usando fMRI. Outro uso comum de designs de violação é combinar dois tipos de violações na mesma frase e, assim, fazer previsões sobre como diferentes processos de linguagem interagem entre si; este tipo de estudo de violação cruzada tem sido usado extensivamente para investigar como os processos sintáticos e semânticos interagem enquanto as pessoas lêem ou ouvem frases.

Priming

Em psicolinguística e neurolinguística, priming se refere ao fenômeno pelo qual um sujeito pode reconhecer uma palavra mais rapidamente se ele ou ela recentemente foi apresentado a uma palavra que é semelhante em significado ou composição morfológica (isto é, composta de partes semelhantes). Se um sujeito é apresentado com uma palavra "principal", como médico e, em seguida, uma palavra "alvo" como enfermeira , se o sujeito tem um tempo de resposta mais rápido do que o normal para enfermeiro, então o experimentador pode assumir essa palavra enfermeira no cérebro já havia sido acessado quando a palavra médico foi acessada. Priming é usado para investigar uma ampla variedade de questões sobre como as palavras são armazenadas e recuperadas no cérebro e como sentenças estruturalmente complexas são processadas.

Estimulação

A estimulação magnética transcraniana (TMS), uma nova técnica não invasiva para estudar a atividade cerebral, usa campos magnéticos poderosos que são aplicados ao cérebro de fora da cabeça. É um método de excitar ou interromper a atividade cerebral em um local específico e controlado e, portanto, é capaz de imitar sintomas afásicos enquanto dá ao pesquisador mais controle sobre exatamente quais partes do cérebro serão examinadas. Como tal, é uma alternativa menos invasiva à estimulação cortical direta , que pode ser usada para tipos semelhantes de pesquisa, mas requer que o couro cabeludo do sujeito seja removido e, portanto, só é usado em indivíduos que já estão passando por uma operação cerebral importante (como indivíduos submetidos a cirurgia para epilepsia ). A lógica por trás da TMS e da estimulação cortical direta é semelhante à lógica por trás da afasiologia: se uma função particular da linguagem é prejudicada quando uma região específica do cérebro é nocauteada, então essa região deve estar de alguma forma implicada nessa função da linguagem. Poucos estudos neurolinguísticos até o momento usaram TMS; estimulação cortical direta e registro cortical (registro da atividade cerebral usando eletrodos colocados diretamente no cérebro) têm sido usados ​​com macacos para fazer previsões sobre o comportamento do cérebro humano.

Tarefas de assunto

Em muitos experimentos neurolinguísticos, os sujeitos não se limitam a sentar e ouvir ou observar os estímulos , mas também são instruídos a realizar algum tipo de tarefa em resposta aos estímulos. Os sujeitos realizam essas tarefas enquanto as gravações (eletrofisiológicas ou hemodinâmicas) estão sendo feitas, geralmente para garantir que estão prestando atenção aos estímulos. Pelo menos um estudo sugeriu que a tarefa que o sujeito realiza tem efeito nas respostas do cérebro e nos resultados do experimento.

Decisão lexical

A tarefa de decisão lexical envolve sujeitos vendo ou ouvindo uma palavra isolada e respondendo se é ou não uma palavra real. É freqüentemente usado em estudos de priming , uma vez que os sujeitos são conhecidos por tomar uma decisão lexical mais rapidamente se uma palavra foi preparada por uma palavra relacionada (como em "médico" priming "enfermeira").

Julgamento de gramaticalidade, julgamento de aceitabilidade

Muitos estudos, especialmente estudos baseados em violação, fazem com que os sujeitos tomem uma decisão sobre a "aceitabilidade" (geralmente aceitabilidade gramatical ou semântica ) dos estímulos. Tal tarefa é freqüentemente usada para "garantir que os sujeitos [estejam] lendo as sentenças com atenção e que [distingam] sentenças aceitáveis ​​das inaceitáveis ​​da maneira que o [experimentador] espera que façam".

Evidências experimentais mostraram que as instruções dadas aos sujeitos em uma tarefa de julgamento de aceitabilidade podem influenciar as respostas cerebrais dos sujeitos aos estímulos. Um experimento mostrou que quando os sujeitos foram instruídos a julgar a "aceitabilidade" de sentenças, eles não mostraram uma resposta cerebral N400 (uma resposta comumente associada ao processamento semântico ), mas que mostraram essa resposta quando instruídos a ignorar a aceitabilidade gramatical e apenas julgar se as frases "faziam sentido" ou não.

Verificação de sonda

Alguns estudos usam uma tarefa de "verificação de sondagem" em vez de um julgamento de aceitabilidade aberto; neste paradigma, cada frase experimental é seguida por uma "palavra de prova", e os sujeitos devem responder se a palavra de prova apareceu ou não na frase. Essa tarefa, como a tarefa de julgamento de aceitabilidade, garante que os sujeitos leiam ou ouçam com atenção, mas pode evitar algumas das demandas de processamento adicionais de julgamentos de aceitabilidade e pode ser usada independentemente do tipo de violação que está sendo apresentado no estudo.

Julgamento de valor de verdade

Os sujeitos podem ser instruídos a não julgar se a sentença é gramaticalmente aceitável ou lógica, mas se a proposição expressa pela sentença é verdadeira ou falsa. Essa tarefa é comumente usada em estudos psicolinguísticos da linguagem infantil.

Distração ativa e dupla tarefa

Alguns experimentos dão aos sujeitos uma tarefa de "distração" para garantir que os sujeitos não estejam conscientemente prestando atenção aos estímulos experimentais; isso pode ser feito para testar se uma determinada computação no cérebro é realizada automaticamente, independentemente de o sujeito dedicar recursos de atenção a ela. Por exemplo, um estudo fez com que os sujeitos ouvissem tons não linguísticos (bipes e zumbidos longos) em um ouvido e a fala no outro, e instruiu os sujeitos a apertarem um botão quando percebessem uma mudança no tom; isso supostamente fez com que os sujeitos não prestassem atenção explícita às violações gramaticais nos estímulos de fala. Os sujeitos mostraram uma resposta incompatível (MMN) de qualquer maneira, sugerindo que o processamento dos erros gramaticais estava acontecendo automaticamente, independentemente da atenção - ou pelo menos que os sujeitos eram incapazes de separar conscientemente sua atenção dos estímulos de fala.

Outra forma de experimento relacionado é o experimento de tarefa dupla, no qual um sujeito deve realizar uma tarefa extra (como tocar o dedo sequencialmente ou articular sílabas sem sentido) enquanto responde a estímulos linguísticos; esse tipo de experimento tem sido usado para investigar o uso da memória de trabalho no processamento da linguagem.

Notas

Referências

Leitura adicional

Algumas revistas relevantes incluem o Journal of Neurolinguistics and Brain and Language . Ambos são periódicos com acesso por assinatura, embora alguns resumos possam estar geralmente disponíveis.

links externos