Speciale rappresentazione del suono per ascoltare e parlare
ROBERTO COLONNA
NOTE
E NOTIZIE - Anno XIII – 31 gennaio 2015.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind
& Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a
fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta
settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in
corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di
studio dei soci componenti lo staff dei
recensori della Commissione Scientifica
della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
Il modo in cui le parole, le frasi, i discorsi e i pensieri verbali sono codificati dalle aree cerebrali di più alto livello è ancora in massima parte sconosciuto. È esperienza comune che la rappresentazione verboacustica della parola udita e quella verbografica della parola letta siano strettamente associate con il significato e il senso della comunicazione, ma anche con la parola pronunciata e scritta in risposta ad un messaggio ricevuto. Questo collegamento, consolidato dall’istruzione, dalla cultura e dall’uso, sembra originare da un più generale aspetto della neurofisiologia del linguaggio, che accomuna versante recettivo e produttivo e che potrà essere compreso solo interpretando il codice, o i codici, adoperati dai sistemi neuronici alla base della facoltà comunicativa che contraddistingue la nostra specie.
Lorenzo
Magrassi, Giuseppe Aromataris, Alessandro Cabrini, Valerio Annovazzi-Lodi e
Andrea Moro, studiando la correlazione fra l’attività neurale di produzione e
di percezione del linguaggio, hanno accertato che il cervello nel generare la
parola sfrutta una speciale rappresentazione del suono, anche in assenza di
linguaggio udito. Lo studio, di notevole interesse anche per la riabilitazione
dell’afasia, fornisce un contributo sperimentale ad un approccio teorico a
nostro avviso importante per il futuro della ricerca in questo campo (Magrassi L., et al. Sound representation in higher language areas
during language generation. Proceedings
of the National Academy of Sciences – Epub ahead of print doi:
10.1073/pnas.1418162112, 2015).
La provenienza degli autori dello
studio è la seguente: Neurosurgical Unit, Department of Clinical, Surgical,
Diagnostic and Pediatric Sciences, University of Pavia, Pavia (Italia);
Department of Electrical, Computer and Biomedical Engineering, University of
Pavia, Pavia (Italia); CNR Molecular Genetics Institute, Pavia (Italia);
Neurocognition and Theoretical Syntax Research Center, Institute for Advanced
Studies, Pavia (Italia).
[Edited by Dale Purves, Duke
University, Durham, NC].
Il sistema acustico centrale trasforma le configurazioni di attivazione delle fibre dell’VIII paio di nervi cranici (nervo acustico) in segnali neurali richiesti per la localizzazione e il riconoscimento dei suoni, e in alcune specie animali per la modulazione della produzione vocale. Questa elaborazione è ottenuta rilevando ed estraendo differenti elementi del suono ed analizzandoli in vie nervose distinte, e successivamente integrando e sintetizzando i risultati. Mentre i processi che portano alla localizzazione del suono sono conosciuti e compresi in maniera soddisfacente, quelli che consentono il riconoscimento dei suoni sono ancora poco definiti. La varietà delle aree uditive implicate costituisce una sfida per la ricerca degli anni a venire[1]. Lo studio dei primati, uomo compreso, comporta la focalizzazione dell’attenzione nell’analisi della percezione delle proprie vocalizzazioni che, nell’unica specie caratterizzata dal logos, presentano la ricchezza di un repertorio di suoni e significati, che vanno dalla pronuncia sillabata di un termine denominativo che si vuole insegnare a un bambino, alla recita di sofisticati testi poetici e teatrali veicolanti messaggi affettivi, emotivi e cognitivi attraverso la modulazione prosodica e di intonazione.
Un primo passo in questo lungo cammino sembra sia stato compiuto applicando i risultati della ricerca condotta sugli uccelli da canto allo studio del linguaggio umano. Varie specie aviarie hanno mostrato un apprendimento vocale complesso, che presenta molte analogie con l’acquisizione del linguaggio verbale da parte del bambino nei primi anni di vita. Usando come stimoli uditivi il canto proprio di un uccello e quello di altri esemplari della sua stessa specie, sono stati realizzati esperimenti che hanno condotto all’identificazione dei più complessi neuroni uditivi mai descritti. Prendendo le mosse da questi studi, sono stati caratterizzati neuroni e circuiti correlati ad un determinato canto, così come strutture neuroanatomiche e processi funzionali implicati nel rapporto fra canto udito e canto eseguito. Le proprietà senso-motorie e “specchio”[2] dei neuroni selettivi per un tipo di canto hanno suggerito la possibilità che queste cellule siano criticamente implicate nell’associare rappresentazioni sensoriali e motorie nel sistema neuronico del canto. Tale connessione ci riporta a caratteristiche delle basi neurofunzionali del linguaggio umano, emerse in studi recenti. La stimolazione di una singola area del linguaggio nel nostro cervello può interessare sia la produzione sia la percezione della parola; alcuni neuroni corticali rispondono differentemente alla medesima parola se è pronunciata dalla persona stessa o udita da un’altra persona.
Infine, sono state proprio le analogie del linguaggio umano con il canto degli uccelli a far rivalutare l’importanza della prosodia nel conferimento del significato e il ruolo di markers affettivi ed emozionali della voce nella genesi delle risposte.
Magrassi e colleghi hanno verificato l’esistenza di una correlazione fra l’attività elettrofisiologica dei neuroni nell’area di Broca, ossia la sede corticale elettiva per la produzione del linguaggio verbale, e il suono della parola pronunciata. È noto che, durante l’ascolto di produzioni verbali, l’attività elettrica delle aree uditive corticali è precisamente correlata alla configurazione delle onde sonore che corrispondono alle singole unità verbali pronunciate.
Gli esperimenti condotti dai ricercatori italiani hanno impiegato la registrazione, nel corso di interventi neurochirurgici, di elettrocorticogrammi di pazienti che avevano espresso consenso volontario alla procedura[3]. Tali rilievi di attività elettrica, dall’area di Broca e dalla corteccia del lobo temporale dominante, sono stati confrontati con la configurazione acustica distintiva delle singole parole o di intere frasi lette dal paziente ad alta voce o in mente propria.
Il confronto, per il quale si rimanda il lettore al testo dell’articolo originale, indica chiaramente che l’elettrocorticogramma corrisponde alla configurazione acustica di parole e frasi pronunciate, con un inizio che precede la produzione di qualsiasi suono, e perfino in assenza di parola articolata, quando il paziente leggeva mentalmente.
Importante sottolineare che, al contrario di quanto rilevato con le registrazioni dalle aree del linguaggio, nessuna correlazione è stata trovata quando l’elettrocorticogramma è stato derivato dal giro parietale superiore, un’area che non è direttamente implicata nei processi di produzione verbale.
Un’altra verifica della specificità della correlazione fra rappresentazione acustica e sistemi neuronici di produzione linguistica, è stata realizzata mediante l’assegnazione ai pazienti, in corso di intervento neurochirurgico e registrazione elettrocorticografica, di un compito esclusivamente motorio da eseguire con la mano destra. In proposito si ricorda, non solo che la mano destra è controllata dall’emisfero sinistro specializzato nel controllo corticale del linguaggio ma, soprattutto, che recenti esperimenti hanno documentato attività nell’area motoria del linguaggio di Broca in seguito all’esecuzione di alcuni schemi di movimento. Ebbene, l’esecuzione con la mano dominante del compito motorio, caratterizzato da una struttura ripetitiva e dall’assenza di qualsiasi contenuto linguistico, non ha fatto registrare alcuna correlazione.
Infine, si è osservato che la distribuzione di correlazioni “soprasoglia” fra le frequenze delle attività corticali variava se la configurazione acustica della parola pronunciata derivava da parole o frasi.
Concludendo, i risultati ottenuti da Magrassi e colleghi suggeriscono che l’attività delle aree corticali del linguaggio, nella produzione delle parole, sia organizzata secondo criteri legati al suono, che precedono la percezione acustica attuale e prescindono dalla pronuncia udita.
Tali risultati sono compatibili con l’esistenza nel cervello di una speciale rappresentazione del suono, specifica per il linguaggio ed impiegata per la produzione linguistica nelle comuni forme che includono l’espressione del pensiero, la ripetizione di quanto si è udito e la lettura. Una tale importanza dell’identità sonora della parola nella produzione del linguaggio, ad un livello tanto elevato quanto quello del controllo corticale, suggerisce un’influenza non ipotizzata in precedenza di una chiave acustica tutta da indagare nella genesi delle parole e, forse, anche dei pensieri.
L’autore della nota invita alla lettura delle
recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE”
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[1] Una pista importante è rappresentata dallo studio degli animali il cui udito presenta delle particolari specializzazioni, come nel caso dei pipistrelli, che possono fornire dati discriminanti per componenti dell’elaborazione uditiva conservate nella filogenesi.
[2] Una nostra nota di alcuni anni fa recensiva l’individuazione di un “sistema specchio” (sul tipo dei mirror neurons descritti da Giacomo Rizzolatti) anche per il canale acustico, ossia una sorta di neuroni specchio uditivi.
[3] Si ricorda che, in questo genere di esperimenti, l’anestesia solo locale consente al paziente perfettamente sveglio e vigile una completa partecipazione alle prove eseguite.