Estudio sobre marcadores neuronales de la dislexia evolutiva

¡Háblame que me sincronizo!

Sobre la importancia de la lectura

La lectura es el principal aprendizaje instrumental que se realiza durante la etapa escolar. Lo es porque es la herramienta fundamental de adquisición de conocimientos durante todo el ciclo vital. Lo es porque condiciona de forma directa el éxito o fracaso escolar de cada individuo. Lo es porque facilita el ajuste personal y la adaptación de los individuos al sistema escolar y de esta forma su inclusión social. Además, se sabe hoy día que la lectura tiene un impacto directo en la construcción de sociedades democráticas maduras. En conclusión, desde el punto de vista de los aprendizajes instrumentales, el principal objetivo de la escuela es enseñar a leer, comprender y aprender a partir de textos. Cuando esto falla, el individuo y el sistema educativo fracasan.

FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

La siguiente información se puede ampliar en un excelente artículo de la profesora Usha Goswami. Lleva por título: A Neural Basis for Phonological Awareness? An Oscillatory Temporal-Sampling Perspective.

En todos los idiomas, la conciencia fonológica es un importante factor causal en el desarrollo de la lectura y la ortografía (Ziegler & Goswami, 2005). La conciencia fonológica hace referencia a la habilidad para segmentar las palabras en unidades más pequeñas, como los fonemas, que son los sonidos que corresponden a las letras.

La conciencia fonológica se evalúa mediante tareas orales que requieren la participación explícita por parte de los alumnos. Por ejemplo:

• Juicios de rima (p. Ej., "paco", "saco", "mesa": ¿qué palabras riman entre ellas?)
• Recuento de sílabas (p. Ej., "Hospital", ¿cuántas sílabas tiene?)
• Juicios sobre patrones de acento silábico (por ejemplo, ordenaDOR vs orDÉnador)
• Eliminación de los sonidos individuales de palabras habladas. Por ejemplo, si a "bombona" le quitamos el sonido "a", ¿qué nos queda? "bombón".

La investigación indica que la conciencia fonológica se desarrolla de manera jerárquica. Los niños y adultos que no saben leer, en todas las lenguas conocen las unidades fonológicas en "tamaños de grano" relativamente grandes: sílabas, sílabas y rimas con énfasis.

A medida que el cerebro aprende a leer, las tareas de conciencia fonológica se llevan a cabo con éxito (conciencia del fonema). Aunque muchos modelos de desarrollo de la lectura y dislexia consideran que el reconocimiento de fonemas es un factor causal clave (p. Ej., Hulme y Snowling, 2013 ), las dificultades con la conciencia del fonema pueden ser una consecuencia de problemas anteriores con el reconocimiento de sílabas (conciencia silábica), o la identificación de la sílaba tónica de una palabra (p. Ej., Goswami, 2015 ). Si bien la fonología se considera un sistema cognitivo, la conciencia fonológica probablemente se desarrolle inicialmente sobre la base de información sensorial que aporta la exposición al habla.

El trabajo con niños ha revelado una gama de señales sensoriales que apoyan el aprendizaje fonológico, incluida una exquisita sensibilidad estadística a las probabilidades transicionales entre sílabas (Saffran, 2001), y efectos de aprendizaje fonético de grano fino, como distinguir fonemas nativos de no nativos (Kuhl, 2004). Este tipo de aprendizaje estadístico en la adquisición temprana del lenguaje se entiende ahora como fundamental. Sin embargo, la investigación sobre la codificación del habla en adultos revela otra fuente potencial de aprendizaje estadístico del habla. Los patrones de energía rítmica (modulaciones de amplitud, AM) en la envolvente del discurso hablado también proporcionan información estadística importante. El cerebro infantil es sensible a estos patrones de energía rítmica desde el nacimiento (Telkemeyer et al., 2011); sin embargo, aún no se han explorado las diferencias individuales en la sensibilidad al patrón AM en la infancia. Mientras tanto, la investigación con niños con dislexia sugiere que la exactitud con la que estos patrones de AM están codificados por el cerebro, podría ser crítica para el desarrollo de un sistema fonológico eficiente (según la hipótesis de la teoría del muestreo temporal, Goswami, 2011).

Modulación de amplitud, envolvente de amplitud de la voz y tiempos de aumento de la amplitud.

La señal acústica del habla es muy compleja y se puede modelar de varias maneras, siendo el espectrograma del habla el más familiar. La envolvente de amplitud (AM) del habla no es visible en el espectrograma. La envolvente de amplitud es el perfil de energía de la onda acústica sin procesar (ver Figura 1-A). Este perfil de energía varía relativamente lentamente en el tiempo, lo que refleja el hecho de que la mayoría de las fluctuaciones de energía comprenden los "arcos" de energía que coinciden con la producción de sílabas (Greenberg, 2006). Sílaba por sílaba, la energía máxima se alcanza a medida que se produce cada vocal y luego vuelve a caer. La fase ascendente de cada arco de energía corresponde al tiempo de subida de la sílaba. Perceptivamente, experimentamos estas fluctuaciones de energía en la envolvente como el ritmo del habla. La sensibilidad a estos ritmos impulsados ​​por AM es importante para la inteligibilidad del habla. El cerebro puede reconocer el habla sobre la base de la amplitud y las señales temporales en la envolvente (Shannon, Zeng, Kamath, Wygonski y Ekelid, 1995). En estos estudios sobre el papel de la envolvente de amplitud del habla en adultos, se ha eliminado la estructura temporal fina que es el foco de mucha de la investigación actual con población infantil. Tales estudios sugieren que los patrones de AM en el habla pueden proporcionar información estadística importante adicional sobre el lenguaje, información relevante para el desarrollo fonológico.

La investigación con niños con pobre conciencia fonológica (niños con dislexia del desarrollo) revela una dificultad para discriminar los tiempos de aumento de las envolventes de amplitud no habladas, un hallazgo consistente en todos los idiomas (por ejemplo, inglés, español, chino, holandés, finlandés, francés y Húngaro, ver Goswami, 2015 ). La discriminación del tiempo de ascenso en estos estudios se asocia con diferencias individuales en la conciencia fonológica de unidades fonológicas relevantes para el lenguaje (por ejemplo, el conocimiento de fonemas en español, conocimiento de rimas en inglés, la conciencia del tono en chino, ver Goswami et al., 2011), y con diferencias individuales en el desarrollo de la lectura (también en ortografías no alfabéticas como el chino; Wang, Huss, Hämäläinen, y Goswami, 2012). Esta dificultad en la discriminación del tiempo de subida sugiere una dificultad sensorial para identificar diferentes tasas de AM. Existen múltiples fluctuaciones de energía cuasi rítmicas a velocidades más rápidas y más lentas anidadas en la envolvente de amplitud del habla, cada una identificada por sus tiempos de subida. La envolvente de amplitud global es un promedio ponderado de potencia de estas diferentes fluctuaciones. La teoría del muestreo temporal sugiere que las tasas más lentas de variación de la energía (<10 Hz), que permiten la percepción del ritmo, son la principal fuente de dificultades perceptivas de los niños disléxicos. De acuerdo con esta hipótesis, la percepción precisa de las AM más lentas sería importante para el desarrollo de la conciencia fonológica por parte de todos los niños.

Los patrones de AM anidados en la envolvente del habla dirigida a los niños pueden identificarse mediante el análisis de la estructura de modulación temporal de las rimas infantiles en inglés (Leong y Goswami, 2015). Las poesías inglesas típicamente tienen estructuras métricas simples, con patrones rítmicos claros basados ​​en la alternancia de sílabas fuertes (S, más altas) y débiles (W, más suaves). Por ejemplo, la frase "Jack y Jill subieron la colina" sigue un patrón de ritmo trocaico, SWSWSWS. En el habla dirigida al adulto, los tiempos de aumento que ocurren alrededor de 5 veces por segundo (una tasa de ~ 5 Hz), parecen dominantes y están relacionados con la producción de sílabas (fuertes y débiles, Greenberg, Carvey, Hitchcock y Chang, 2003). En las canciones de cuna y también en el habla dirigida al bebé, sin embargo, los tiempos de ascenso ocurren dos veces por segundo (2 Hz), en relación con la producción de sílabas acentuadas. De acuerdo con los estudios sobre el tiempo de aumento sensorial, los estudios de imágenes cerebrales de niños con dislexia sugieren que las diferencias individuales en la codificación de estas modulaciones de aproximadamente 2 Hz juegan un papel importante en las diferencias individuales en el aprendizaje fonológico.

¿Cómo codifica el cerebro los patrones de modulación?

Las células del cerebro (neuronas) tienen una tasa de activación cuasi rítmica espontánea incluso cuando el cerebro está en reposo, ya que se encuentran en un estado excitador (envío de un pulso eléctrico), o en un estado inhibidor (recuperación). Las neuronas están dispuestas en grandes redes en el cerebro, y en la corteza auditiva, estas redes tienen tasas de oscilación preferidas que se consideran importantes para la codificación del habla (Giraud & Poeppel, 2012). Por ejemplo, los tiempos de aumento de amplitud en la banda theta en el habla (4-8 Hz, por lo que 4-8 fluctuaciones por segundo), son importantes para restablecer la actividad cuasi rítmica de las redes neuronales para que estén sincronizados (o en fase ) con estas variaciones de energía en el habla (Luo y Poeppel, 2007). Este proceso se llama alineación de fase oscilatoria o arrastre de fase (ver Figura 2). Durante el arrastre de fase, las redes neuronales recalibran su actividad espontánea para que se alinee temporalmente con las modulaciones de energía del habla. Si el arrastre de fase es preciso, los picos y valles en la energía del habla se rastrean fielmente mediante picos y valles en la actividad eléctrica (consultar Doelling, Arnal, Ghitza y Poeppel, 2014). De hecho, Doelling y sus colegas demostraron que para los oyentes adultos, la eliminación de marcadores de tiempo de aumento de la velocidad de la sílaba (tasa theta, aquí 2-9 Hz), provocó que el habla fuera ininteligible.

El arrastre de la fase oscilatoria al habla puede estudiarse mediante registros de la actividad electrica cerebral (EEG). Al registrar variaciones en la energía eléctrica del cerebro directamente (usando sensores en el cuero cabelludo), a partir del EEG podemos estimar la alineación de fase de la actividad de la red neuronal con variaciones de energía en la señal del habla. Para el habla, las tasas importantes de oscilación son delta (1-3 Hz), theta (4-8 Hz), beta (15-30 Hz) y gamma (> 30 Hz; Poeppel, 2014).

En el estudio de Power, Mead, Barnes y Goswami (2013), los niños con dislexia mostraron una diferencia significativa en comparación con los niños control en la fase preferida en la banda delta, pero no en la banda theta, cuando escuchan el habla. Fase preferida se refiere al punto de tiempo en un ciclo temporal cuando la mayoría de las neuronas descargan sus pulsos eléctricos (Figura 3). Los alumnos con dislexia mostraban que los ritmos de activación neuronal estaban menos alineados con los ritmos del habla en las bandas de frecuencia más lentas (delta). Los resultados mostraron que la envolvente del habla en una banda de 0 a 2-Hz (delta) fue codificada con menos precisión por los niños con dislexia (Power, Colling, Mead, Barnes, y Goswami, 2016), incluso cuando los niños con dislexia se compararon con los niños dos años más jóvenes (control nivel lector). Esto sugiere un déficit de codificación fundamental, que otros estudios indican que persiste hasta la edad adulta ( Molinaro, Lizarazu, Lallier, Bourguignon, y Carreiras, 2016 ; Soltész, Szűcs, Leong, White y Goswami, 2013 ). En los estudios de EEG, las diferencias individuales en las diferentes medidas neuronales se relacionaron significativamente con el desarrollo fonológico de los niños.