Organizacióncerebraldelaslenguasdeseñas

Dr.MiguelÁngelVillaRodríguezFacultaddeEstudiosSuperioresZaragoza,UNAM

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PaulBroca(1824-1880)

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Dr.CarlWernicke(1848-1905)

sigloXIXymitaddelsigloXX

TAC(TomograQaAxialComputarizada)

RM(ResonanciamagnéTca)

RMf(ResonanciaMagnéTcaFuncional)

DiffusionTensorImagingDTI,ConectomaBasadoenlaresonanciamagnéTca,DiffusionTensorImagingDTIesunatécnicadeneuroimagenquepermiteverelsenTdodelasfibrasdeaxonesdelamateriablancacerebralpermiTendoasílaproduccióndeunmapadeconexionesoConectoma.ElaguadifundeigualentodoslossenTdos.Amenosqueseencuentreconbarreras.DentrodeunaxónelaguadifundebienenelsenTdodelaxón,perolohacemalcontralasparedesmielinizadas.ConlaresonanciamagnéTcapodemosconocercomodifundeelaguayporlotantoelsenTdodelaxón.LamateriablancaestácompuestaporfibrasdemillonesdeaxonesqueconectanlasdisTntaspartesdelcerebro.Siguiendoestasfibraspodemossabercualeselmapadeconexiones,llamadoConectoma.DadoqueelniveldeconecTvidadesunodelosgrandesdesconocidosdelcerebro,elConectomaesunpasovitalparaconocersuestructuraycomportamiento.

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emerge una nueva habilidad: la capacidad de leer primero los símbolos pictóricos, y después los alfabetos, y transmitir una forma escrita de lenguaje, preservada de generación en generación (Wolf, 2008). La importancia de entender el concepto de reciclaje neuronal en el contexto de este estudio es reconocer que algunos estudios sugieren que, al ser la lectura una destreza relativamente nueva en el cerebro de los seres humanos, existen más problemas (ej., dislexia) por la falta de refinamiento de las redes (Tokuhama-Espinosa, 2011) que por su desarrollo per se.

La complejidad de la lectura

El complejo aprendizaje de la lectura a nivel cerebral se desarrolla a través de diferentes rutas neuronales que se encuentran desperdigadas en el cerebro. Como puede identificarse en la Figura 1, en la interacción entre las redes corticales para la lectura se produce un proceso bidireccional de intercambio de información entre regiones que contribuyen a la visión y al proceso de lenguaje hablado. Al momento, los investigadores saben que no existe una detallada descripción de la organización y conectividad cortical para el aprendizaje de la lectura; se cree que el intercambio es mucho más complejo de lo que sugiere la Figura 1 y las descripciones que se desarrollan a continuación.

Figura 1. Versión moderna de las redes corticales para la lectura

Fuente: Dehaene, 2009, Reading in the Brain (traducido por autoras)

Stanislas Dehaene (2008; 2009; 2011) es uno de los más reconocidos investigadores de los procesos simbólicos implicados en el aprendizaje de la lectura y la matemática. Dehaene ha participado en distintos grupos de investigación –incluso en países latinoamericanos– encontrando resultados replicables de sus hallazgos en las realidades latinas. Dehaene anota que varias redes en la lectura incluyen partes del

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Figura 4. Regiones activadas en el cerebro al reconocer letras y símbolos

Fuente: Bach, Richardson, Brandeis, Martin & Brem (2011)

Con respecto al reconocimiento del símbolo representado por las letras, el cerebro activa una pequeña parte perteneciente a la vía visual ventral de la corteza, empleada para la identificación de las formas, objetos, lugares o rostros (Dehaene, 2009; 2011). Mediante estimulación controlada (Szwed, Cohen, & Dehaene, 2009) ha evidenciado la activación de la corteza visual durante el aprendizaje de la lectura, área donde las palabras van inscribiéndose naturalmente, debido a que este lugar se encuentra preadaptado a las formas que tienen las letras (Dehaene, 2011). La comprensión de lo que cada letra representa se produce al unir el símbolo (letra) con su sonido para instantáneamente encontrar el significado en el buzón de palabras (Dehaene, 2009). Según Bach, Richardson, Brandeis, Martin y Brem (2011), la detección de símbolos en el preescolar predice la calidad de destrezas de lectura en segundo grado.

Los dos últimos siglos han arrojado abundante información acerca de las redes neuronales para la identificación de símbolos. Algunos autores dan cuenta de la existencia de una sola ruta para su procesamiento (letras, en el caso de la lectura) (Dejerine, 1892 en Dehaene, 2009; Geschwind, 1965 en Dehaene, 2009). Actualmente, la ciencia de MCE se ha valido de los puntos de vista de la psicología, la pedagogía y las neurociencias, apoyada muy especialmente en la tecnología de escáner cerebral, desarrollando la observación directa del funcionamiento del cerebro, su arquitectura, la identificación de modelos de redes neuronales en diferentes procesos, y el funcionamiento de las mismas. De dichos estudios e investigaciones se ha obtenido importante evidencia. Es así como distintos grupos científicos (Coltheart, Rastle, Perry, Langdon, & Ziegel, 2001; Dehaene, 2009; Harm & Seigdenberg, 2004; Perry, Ziegel, & Zorzi, 2007) reportan por lo menos dos redes neuronales utilizadas al momento de identificar símbolos (letras y números).

ESTUDIOSCONSIGNANTESDELENGUASDESEÑAS

Estudiosconlesionadoscerebrales•  Poizner,Klima&Bellugi(1987)estudiarona6personasnaTvasdeASLque

habíansufridounalesióncerebral

SiJodelalesión Alteracióndellenguaje

HILóbulofrontal ProblemasenlaproduccióndeASL(semejanteaunaafasiadeBroca)

HILóbulotemporal ProblemasenlacomprensióndeASL(semejanteaunaafasiadeWernicke)

Hemisferioderecho Nopresentaronproblemasdellenguaje

ActualmentesehanestudiadomuchosmáspersonasnaTvasdeASL,BSLydeotraslenguasdeseñasysehareplicadoesteresultado:lesionesenelHIproducenalteracionesenlaproducciónocomprensióndelalenguadeseñas,noasílaslesionesenelHD

Estudiosconneuroimagen

Signed Language and Human ActionProcessing

Evidence for Functional Constraints on the HumanMirror-Neuron System

David P. Corina and Heather Patterson Knapp

University of California, Davis, Davis, California, USA

In the quest to further understand the neural underpinning of human communication,researchers have turned to studies of naturally occurring signed languages used in Deafcommunities. The comparison of the commonalities and differences between spokenand signed languages provides an opportunity to determine core neural systems respon-sible for linguistic communication independent of the modality in which a language isexpressed. The present article examines such studies, and in addition asks what we canlearn about human languages by contrasting formal visual-gestural linguistic systems(signed languages) with more general human action perception. To understand visuallanguage perception, it is important to distinguish the demands of general human mo-tion processing from the highly task-dependent demands associated with extractinglinguistic meaning from arbitrary, conventionalized gestures. This endeavor is particu-larly important because theorists have suggested close homologies between perceptionand production of actions and functions of human language and social communication.We review recent behavioral, functional imaging, and neuropsychological studies thatexplore dissociations between the processing of human actions and signed languages.These data suggest incomplete overlap between the mirror-neuron systems proposedto mediate human action and language.

Key words: ASL; signed language; deaf; human action processing; mirror-neuron sys-tem; neurolinguistics

Introduction

The last forty years have seen a remark-able development of interest in the signed lan-guages used within culturally Deaf communi-ties around the world. Signed languages arestructurally complex, naturally emerging com-municative systems that display all of the lin-guistic, cognitive, and biological characteris-tics of spoken languages. They are producedby the hands and arms rather than the mouthand are perceived by the visual system rather

Address for correspondence: David Corina, 267 Cousteau Place, Davis,CA 95618. Voice: 530-297-4421; fax: 530-297-4400. corina@ucdavis.edu

than the auditory system. Linguistically allow-able hand configurations, spatial locations, andmovement trajectories are arbitrary, conven-tionalized, highly specified, and form a closedset that differs according to which of the world’smany signed languages is being used. Theirmere existence provides important insights intothe remarkable diversity of human language,and to the flexibility of the cognitive and neu-rological systems that support language use.A fuller characterization of their properties iscertain to help us better understand the per-ceptual, cognitive, and neurological processingof all visual representations of languages, in-cluding written language, visual speech and co-speech gestures, and of visual cognitions moregenerally.

Ann. N.Y. Acad. Sci. 1145: 100–112 (2008). C⃝ 2008 New York Academy of Sciences.doi: 10.1196/annals.1416.023 100

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Figure 2. Repetition priming effects in milliseconds (reaction time for Prime categoriza-tion – reaction time for Target categorization) for Signs and Gestures in deaf signing (n = 18)and hearing (n = 18) nonsigning subjects. Robust priming for hearing subjects is found forboth nonlinguistic gestures and signs. For deaf subjects, nonlinguistic gestures show robustpriming, while repetition priming for signs is significantly reduced. These data indicate thatsign and gesture are processed differently in deaf signers.

upright and the identical stimulus target waspresented upside down.

For UprightPRIME-InvertedTARGET pairs, allsubjects showed a priming effect for nonlin-guistic gestures. The nonsigners additionallyshowed a priming effect of similar magnitudefor signs, indicating that they were process-ing gestures and signs in a similar fashion (seeFigure 2). Critically, however, deaf signers’ lex-ical decisions for upside-down ASL signs didnot show a priming benefit from the prior up-right presentation of signs. This suggests twothings: (a) deaf signers process linguistic mo-tion and nonlinguistic motion differently; and(b) inverted signs do not rapidly map to storedsign memory representations. These observa-tions are intriguing because they suggest thatduring the time-course of motion perception,enough of the signal is perceived to allow forit to be recognized as belonging to a particularcategory of learned movement. If a movementpattern is obviously nonlinguistic in nature, itis processed in such a way as to allow for itssubsequent recognition in a broader context(i.e., a different orientation). This “low bar” forpattern matching is raised for motion signalsflagged as linguistic, however. For these higher-order patterns, it appears that a more rigorousstandard of recognition is observed.

The constraints on the rapid perception ofinverted signs are especially intriguing in lightof our knowledge of face inversion effects. In-

verted faces are recognized far less accuratelythan other inverted objects, suggesting that up-right faces are processed in a holistic man-ner in which both first- and second-order re-lational information is critical for recognition(Diamond & Carey, 1986; Bartett & Searcy,1993; Murray, Yong, & Rhodes, 2000; Bertin& Bhatt, 2004). Inversion may make extrac-tion and processing of second-order relationaldetails (i.e., fine spatial information) more dif-ficult. We speculate that in the context of thistask, gestures and signs for nonsigners are pro-cessed in a similar fashion, one that placesprecedence on the global forms of the hu-man actions. Computational models of biolog-ical movement processing have suggested thatrotation-invariant aspects of biological move-ment processing may be subserved by dorsal-stream properties of the visual system (Giese& Poggio, 2003). The processing of the globalproperties is sufficient to engender a repe-tition priming effect despite the orientationchanges.

In contrast, for deaf participants who arehighly skilled signers, sign recognition mayengage additional processing. This may in-clude obligatory deconstruction of local proper-ties (handshape, movement, facial information,etc.) and/or require integration of movementand form properties. In this case, the previ-ous encounter with the identical upright stim-uli provides little savings in the decomposition

Tiemposdereacción

HD HI

HD

HD

HDHI

HI

HI

SSordoshijosdepadressordos Oyenteshijosdepadressordos Oyentesnoseñantes

BSLerasulenguamaterna

TAREA:Antelarepresentaciónenunvideo(LSMoinglés)decircuálfraseeraabsurdaEj.Thepenrunsveryfast.Laplumacorriómuyrápido

Conclusiones

•  Laslenguasdeseñassonlenguasnaturales•  Elcerebroseorganizaenfuncióndesusinputs

•  Esimportante,paraeldesarrollocogniTvo,tenerunalenguaenlasetapas

Ventanasdeoportunidadeneldesarrollocerebraldelniño

Desarrollomotor

Controlemocional

Vocabulario

Lenguajehablado

MatemáTcas/Lógica

Músicainstrumental

Ventanadeopurtunidad:PeriodoenelqueelcerebrodemandaciertoTpodeinputparacrearoestabilizarestructurasdelargaduración

Edadenaños

Conclusiones

•  ParalamayoríadelosniñossordosólolalenguadeseñaslesdaelinputadecuadoparatodoslosnivelesdelaestructuralingüísTca

•  AdquirirlaLSMfavoreceelaprendizajedeunasegundalengua

•  ElbilingüismoesunacondiciónquefavorecelareservacogniTva,esdecir,lamaneraenquesepuedencompensarloscambiosbiológicosdelcerebroporlaedadolaenfermedad.