Gesti e parole: effetti di un training di apprendimento associativo sull'attivazione motoria durante un compito di accesso lessico-semantico

Abstract

Studi precedenti hanno dimostrato l’intervento della corteccia motoria nella comprensione semantica di linguaggio legato ad azioni, evidenziando un’integrazione tra sistema motorio e semantica del linguaggio (teoria della cognizione incarnata, o “embodied cognition”). Il presente studio ha l’obiettivo di verificare se l’elaborazione lessico-semantica di parole astratte non legate ad azioni ma semanticamente congruenti o incongruenti a gesti simbolici manuali, possa attivare ugualmente il sistema motorio e se questa attivazione possa essere modulata da un training di apprendimento associativo tra parole e gesti. A tale scopo abbiamo condotto un esperimento di Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) su 12 partecipanti, suddividendolo in tre fasi: la fase 1 di pre-apprendimento, la fase 2 di apprendimento e la fase 3 di post-apprendimento. La (TMS) è stata applicata sulla la corteccia motoria primaria (M1) nelle fasi 1 e 3, identiche una all’altra; per misurare l’attivazione motoria in queste fasi sono stati registrati i Potenziali Evocati Motori (MEPs) di due muscoli della mano destra: un muscolo target primariamente coinvolto nell’esecuzione dei gesti considerati (primo interosseo dorsale, FDI) e un muscolo di controllo (adduttore del mignolo, ADM). Sono stati utilizzati come stimoli tre gesti (pollice su, pollice giù, mano con segnale di stop), tre parole con significato congruenti con il significato dei gesti (bene, male, fermo), tre incongruenti (aria, fede, idea) e sei pseudoparole senza significato (neba, lema, merfo, ritia, dife, deia). Nelle fasi 1 e 3, dopo uno stimolo-prime caratterizzato da un’attrice in posizione statica, è stato mostrato ai partecipanti lo stimolo-target, ovvero un’immagine della stessa attrice con un fumetto contenente una delle 12 parole presentate in ordine casuale, rispetto al quale ai partecipanti era richiesto di compiere una decisione lessicale (classificando la parola come con significato vs senza significato). La stimolazione veniva applicata in tre intervalli temporali a partire dalla presentazione del target (100 ms, 250 ms, 500 ms). La fase 2 era costituita da una sessione di 20 minuti di training in cui il prime era costituito da uno dei tre gesti, seguito dagli stessi stimoli-target delle fasi 1 e 3. In questa fase, non è stata applicata la TMS ed è stato richiesto ai partecipanti di eseguire il gesto corrispondente al prime solo in corrispondenza delle parole con significato. I risultati hanno evidenziato nella fase 1 di pre-apprendimento un’attivazione motoria maggiore a 100 ms per le parole (indipendentemente dalla congruenza/incongruenza col gesto) rispetto alle pseudoparole, la quale decade a 250 ms. Tale attivazione è aspecifica poiché riguarda in egual misura entrambi i muscoli considerati. Nella fase 3, post-apprendimento invece si è osservata una diminuzione dei MEPs del solo muscolo FDI rispetto alla fase 1 a 100 ms, esclusivamente per le parole congruenti col gesto, evidenziando un probabile processo di simulazione del gesto semanticamente congruente in una fase precoce di accesso lessicale dello stimolo. Tale dato inoltre indica un effetto modulatorio sulla corteccia motoria dovuto all’apprendimento precedente in cui si è stressato il legame tra gesto e parola. Inoltre, a 500 ms si nota un’attivazione corticale motoria maggiore per le parole congruenti col gesto, dovuta probabilmente all’intervento del sistema motorio in una fase di comprensione post-lessicale (riattivazione motoria). Questi dati suggeriscono che il processamento “embodied” del linguaggio possa essere modulato dal grado di relazione semantica con particolari schemi motori.

Previous studies demonstrated the activation of motor cortex for semantic comprehension of action-related language, highlighting the integration between motor system and semantic system (embodied cognition). The present study aims to verify if the semantic elaboration of non-action-related abstract words congruent or incongruent to symbolic manual gestures can activate the motor system and if this activation can be modulated by an associative learning task between gestures and words. We conduced a TMS (Transcranical Magnetic Stimulation) study on 12 subjects, divided into three parts: pre-learning phase (phase 1), learning phase (phase 2) and post-learning phase (phase 3). We applied TMS on primary motor cortex (M1) during phase 1 and phase 3, identical to one another; we recorded Motor Evoked Potentials (MEPs) of two muscles of right hand to measured motor activation: one muscle primarily involved 9n execution of considered gestures (FDI, First Dorsal Interosseous) and the another muscle measured as control (ADM, Abductor Digiti Minimi). The stimuli were three gestures (thumb up, thumb down, stop), three words congruent to the gestures (bene, male, fermo), three incongruent words (aria, fede, idea) and six pseudowords with no meaning (neba, lema, merfo, ritia, dife, deia). During phase 1 and 3, after a prime (actress in stand position), the target (the same actress with a label containing one of 12 words presented random) was presented to subjects. They was requested to do a lexical decision task (to classify the words as meaning or not). TMS stimulation was applied in three interval after onset of the target (100 ms, 250 ms, 500 ms). During phase 2, the participants were subjected to a 20 minutes training: one of the targets of phase 1 and 3 was presented after the presentation of one of the three prime. During this phase TMS was not applied and participants had to perform the gesture corresponding to the first only if they were presented a meaning words (independently from congruence or incongruence with the prime gesture). The data highlight that in phase 1, at 100 ms, there was a motor activation for words (independently from congruence or incongruence with the prime gesture) greater than pseudowords, this activation decades at 250 ms. It was a nonspecific motor activation because it involves both recorded muscles. In phase 3, at 100 ms, the data showed a decrease of only FDI MEPs in comparison to phase 1 at 100 ms, only for congruent to gesture words, highlighting a probable simulation of the gesture semantically congruent in a praecox phase of lexical access of the stimulus. Furthermore, this result showed a modulatory effect on motor cortex because of a precedent learning in which we stressed the relation between gesture and word. Moreover, at 500 ms, we observed a motor activation for congruent to gesture words greater than the activation for the other targets, probably provoked by the participation of the motor system in a post-lexical comprehension phase (motor reactivation). This data suggested that the embodied processing of language can be modulated by the semantic relation with specific sensorimotor schemas.