Quali regioni del cervello controllano il nostro linguaggio? E come facciamo a saperlo?

Il cervello è la chiave della nostra esistenza, ma c’è ancora molta strada da fare prima che le neuroscienze possano veramente catturare la sua sbalorditiva capacità. Per ora, però, la nostra serie Brain Control esplora ciò che sappiamo sul comando del cervello di sei funzioni centrali: linguaggio, umore, memoria, visione, personalità e abilità motorie – e cosa succede quando le cose vanno male.

Quando si legge qualcosa, è necessario prima individuare le parole e poi interpretarle determinando il contesto e il significato. Questo complesso processo coinvolge molte regioni del cervello.

Rilevare il testo di solito coinvolge il nervo ottico e altri fasci di nervi che forniscono segnali dagli occhi alla corteccia visiva nella parte posteriore del cervello. Se state leggendo in Braille, usate la corteccia sensoriale verso la parte superiore del cervello. Se si ascolta qualcun altro che legge, allora si usa la corteccia uditiva non lontano dalle orecchie.

Un sistema di regioni verso la parte posteriore e centrale del cervello aiuta a interpretare il testo. Queste comprendono il giro angolare nel lobo parietale, l’area di Wernicke (che comprende principalmente la parte posteriore superiore del lobo temporale), la corteccia insulare, i gangli della base e il cervelletto.

Queste regioni lavorano insieme come una rete per elaborare parole e sequenze di parole per determinare il contesto e il significato. Questo permette le nostre capacità di linguaggio ricettivo, cioè la capacità di comprendere il linguaggio. Complementare a questo è il linguaggio espressivo, che è la capacità di produrre il linguaggio.

Per parlare in modo sensato, bisogna pensare alle parole per trasmettere un’idea o un messaggio, formularle in una frase secondo le regole grammaticali e poi usare i polmoni, le corde vocali e la bocca per creare suoni. Le regioni dei lobi frontale, temporale e parietale formulano ciò che si vuole dire e la corteccia motoria, nel lobo frontale, permette di pronunciare le parole.

La maggior parte di questa attività cerebrale legata al linguaggio avviene probabilmente nella parte sinistra del cervello. Ma alcune persone usano un mix uniforme di entrambi i lati e, raramente, alcuni hanno una dominanza destra per il linguaggio. C’è una visione evolutiva che la specializzazione di certe funzioni in un lato o nell’altro può essere un vantaggio, come molti animali, specialmente i vertebrati, mostrano funzioni cerebrali con prominenza su un lato.

Perché il lato sinistro sia favorito per il linguaggio non è noto. Ma sappiamo che lesioni o condizioni come l’epilessia, se colpiscono il lato sinistro del cervello all’inizio dello sviluppo del bambino, possono aumentare le possibilità che il linguaggio si sviluppi sul lato destro. Aumenta anche la possibilità che la persona sia mancina. Questo ha senso, perché il lato sinistro del corpo è controllato dalla corteccia motoria sul lato destro del cervello.

Problemi selettivi

Nel 1861, il neurologo francese Pierre Paul Broca descrisse un paziente incapace di parlare che non aveva alcun danno motorio per spiegare tale incapacità. Un esame post mortem ha mostrato una lesione in una vasta area verso il centro inferiore del lobo frontale sinistro particolarmente importante nella formulazione del linguaggio. Questa è ora conosciuta come area di Broca.

Il sintomo clinico di non essere in grado di parlare pur avendo le capacità motorie è noto come afasia espressiva, o afasia di Broca.

Nel 1867, Carl Wernicke osservò un fenomeno opposto. Un paziente era in grado di parlare ma non di capire il linguaggio. Questo è noto come afasia ricettiva, o afasia di Wernicke. La regione danneggiata, come si potrebbe correttamente indovinare, è l’area di Wernicke menzionata sopra.

Gli scienziati hanno anche osservato pazienti feriti con altri problemi selettivi, come l’incapacità di capire la maggior parte delle parole tranne i sostantivi; o parole con un’ortografia insolita, come quelle con consonanti silenziose, come reign.

Si pensa che queste difficoltà derivino da danni ad aree selettive o connessioni tra regioni nella rete linguistica del cervello. Tuttavia, la localizzazione precisa può essere spesso difficile data la complessità dei sintomi degli individui e la natura incontrollata della loro lesione cerebrale.

Sappiamo anche che le regioni linguistiche del cervello lavorano insieme come una rete coordinata, con alcune parti coinvolte in più funzioni e un livello di ridondanza in alcune vie di elaborazione. Quindi non si tratta semplicemente di una regione del cervello che fa una cosa sola.

Come facciamo a sapere tutto questo?

Prima dell’imaging medico avanzato, la maggior parte della nostra conoscenza veniva dall’osservazione di pazienti sfortunati con lesioni a particolari parti del cervello. Si poteva mettere in relazione la regione approssimativa del danno con i loro sintomi specifici. Le osservazioni di Broca e Wernicke sono esempi ben noti.

Altra conoscenza era dedotta da studi di stimolazione cerebrale. Una debole stimolazione elettrica del cervello mentre un paziente è sveglio viene talvolta eseguita in pazienti sottoposti a un intervento chirurgico per rimuovere una lesione come un tumore. La stimolazione fa sì che quella parte del cervello smetta di funzionare per alcuni secondi, il che può permettere al chirurgo di identificare aree di funzione criticamente importanti da non danneggiare durante l’intervento.

Nella metà del 20° secolo, questo ha aiutato i neurochirurghi a scoprire di più sulla localizzazione della funzione del linguaggio nel cervello. È stato chiaramente dimostrato che mentre la maggior parte delle persone ha il linguaggio che ha origine sul lato sinistro del cervello, alcuni potrebbero avere il linguaggio che ha origine sul lato destro.

Nell’ultima parte del 20° secolo, se un chirurgo aveva bisogno di scoprire quale lato del tuo cervello era responsabile del linguaggio – in modo da non fare danni – addormentava un lato del tuo cervello con un anestetico. Il medico ti farebbe poi una serie di domande, determinando il tuo lato del linguaggio dalla tua capacità o incapacità di rispondere. Questo test invasivo (oggi meno usato grazie alla disponibilità dell’imaging cerebrale funzionale) è noto come test di Wada, dal nome di Juhn Wada, che lo descrisse per la prima volta subito dopo la seconda guerra mondiale.

Brain imaging

Oggi, possiamo ottenere una visione molto migliore delle funzioni cerebrali utilizzando tecniche di imaging, in particolare la risonanza magnetica (MRI), una procedura sicura che utilizza campi magnetici per scattare foto del cervello.

L’utilizzo della risonanza magnetica per misurare la funzione del cervello è chiamato risonanza magnetica funzionale (fMRI), che rileva i segnali dalle proprietà magnetiche del sangue nei vasi che forniscono ossigeno alle cellule cerebrali. Il segnale fMRI cambia a seconda che il sangue stia trasportando ossigeno, il che significa che riduce leggermente il campo magnetico, o che abbia consegnato il suo ossigeno, il che aumenta leggermente il campo magnetico.

Alcuni secondi dopo che i neuroni cerebrali diventano attivi in una regione del cervello, c’è un aumento del flusso di sangue appena ossigenato in quella parte del cervello, molto più di quanto sia necessario per soddisfare la domanda di ossigeno dei neuroni. Questo è ciò che vediamo quando diciamo che una regione del cervello si attiva durante certe funzioni.

I metodi di imaging cerebrale hanno rivelato che molto più del nostro cervello è coinvolto nell’elaborazione del linguaggio di quanto si pensasse in precedenza. Ora sappiamo che numerose regioni in ogni lobo principale (frontale, parietale, occipitale e temporale; e il cervelletto, un’area alla base del cervello) sono coinvolte nella nostra capacità di produrre e comprendere il linguaggio.

La risonanza magnetica funzionale sta diventando anche un utile strumento clinico. In alcuni centri ha sostituito il test di Wada per determinare dove si trova il linguaggio nel cervello.

Gli scienziati stanno anche usando la fMRI per costruire un quadro più preciso di come il cervello elabora il linguaggio, progettando esperimenti che confrontano quali aree sono attive durante vari compiti. Per esempio, i ricercatori hanno osservato differenze nelle regioni cerebrali del linguaggio dei bambini dislessici rispetto a quelli senza dislessia.

I ricercatori hanno confrontato le immagini fMRI di gruppi di bambini con e senza dislessia mentre eseguivano compiti legati al linguaggio. Hanno scoperto che i bambini dislessici avevano, in media, meno attività nell’area di Broca principalmente a sinistra durante questo compito. Avevano anche meno attività nell’area di Wernicke o nelle sue vicinanze a sinistra e a destra, e una parte della parte anteriore del lobo temporale a destra.

Questo tipo di imaging cerebrale potrebbe fornire una firma diagnostica della dislessia? Questo è un work-in-progress, ma speriamo che ulteriori studi possano un giorno portare a un test di brain-imaging robusto, obiettivo e precoce per la dislessia e altri disturbi.

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