Il Linguaggio Umano

Le radici evolutive del linguaggio

Il linguaggio umano ha alla base tre peculiari processi evolutivi. Primo: tutte le innovazioni devono manifestarsi nell’ambito di specie precedenti. Secondo: molte novita’ nascono in un contesto prima di essere cooptate in un contesto differente. Per esempio, specie di ominidi arboricoli avrebbero avuto caratteristiche vocali quasi moderne gia’ centinaia di migliaia di anni prima di quando abbiano potuto impiegare un tipo di linguaggio articolato. Terzo: una coincidenza anatomica puo’ originare una funzione inaspettata. Per esempio, solo nell’Uomo l’arteria carotide di sinistra che tra l’altro irrora l’area di Wernicke si origina direttamente dall’arco aortico.

Questo particolare anatomico starebbe alla base di un flusso sanguigno cerebrale destinato all’emisfero cerebrale sinistro piu’ costante del controlaterale. Prova ne e’ che il ganglio stellato ha un controllo maggiore sulla vascolarizzazione cerebrale di destra. Il fenomeno della coincidenza casuale dalle conseguenze imprevedibili e’ molto diffuso in natura: l’acqua ha proprieta’ imprescindibili da idrogeno ed ossigeno. La molecola dell’acqua non ha le proprieta’ fisiche della liquidita’. Miriadi di molecole di H2O danno origine ad entita’ di livello superiore: fiumi, mari, oceani, nuvole, nebbia, neve. Noi stessi siamo fatti di acqua per il 70%.

Oltre il modello classico: nuove evidenze di anatomia funzionale

Il modello classico che riguarda la produzione del linguaggio umano si e’ basato sugli studi di Broca, Wernicke, Lichtheim, Geschwind e di pochi altri. E’ un modello che non da’ esaurienti spiegazioni e su alcuni tipi di dislessia, di afasia e non e’ valido nell’indagine clinica di altri disturbi del linguaggio. Recenti studi di anatomia funzionale ed altre moderne metodiche d’indagine forniscono un diverso modello sulla fisiologia del linguaggio umano. Alcuni studiosi focalizzano le ricerche su specifiche aree cerebrali come il gyrus temporale superiore ed il sulcus temporale superiore. I nuclei della base oltre al talamo avrebbero importanti implicazioni come evidenziato anche da Radanovic e Scaff (2003) con le tecniche CT scan, MRI e SPECT. Gli autori descrivono alcuni disturbi di eloquio come le afasie sub corticali e le parafrasie. In nove pazienti c’erano lesioni ai gangli basali e in sette a livello talamico. Secondo gli Autori, queste ultime inciderebbero sull’efficienza della memoria verbale. Un ruolo decisivo nella percezione linguistica spetterebbe anche all’emisfero destro.

Flusso sanguigno cerebrale e disturbi del linguaggio

Altri Autori danno importanza a specifiche alterazioni cerebrali vascolari per spiegare sia i normali meccanismi del linguaggio umano, sia alcuni tipi di patologie. Tillfors et al. (2002), hanno esaminato alcuni parametri del flusso sanguigno cerebrale e la gittata cardiaca in soggetti con fobia sociale ed anticipo d’ansia. Nei soggetti esaminati, il piu’ elevato incremento sanguigno era nella corteccia pre-frontale dorsolaterale destra, nella corteccia temporale inferiore sinistra e nella regione ippocampale amigdalloidea sinistra. Complessivamente c’era un maggior flusso cerebrale nel polo temporale sinistro e bilateralmente nel cervelletto. Secondo alcuni, i soggetti portatori d’ansia e fobici hanno difficolta’ nella scorrevolezza di eloquio con frequenti brevi interruzioni involontarie e variazioni di tono. Infarti nei territori di pertinenza delle arterie tubero-talamiche e delle paramediane, o emorragie a livello del putamen causano afasia in molti pazienti. Conseguenza di queste patologie circolatorie del sangue sarebbero le afasie sub-corticali dovute a sconnessioni del talamo, dello striato e della capsula interna, come affermato da Nadeau S. and Crosson B. (1997).

Lazar et al. (2000), effettuarono una ricerca su bambini con malformazioni artero-venose a livello del lobo frontale sinistro. L’autore concluse che il lobo frontale sinistro controlla le funzioni del linguaggio espressivo, ma che in presenza di alterazioni artero-venose si ha una riorganizzazione interemisferica e le medesime funzioni saranno esplicate nell’emisfero destro. In presenza quindi di eventi morbosi vascolari nell’area di Wernicke, la riorganizzazione interemisferica trasporta importanti funzioni di eloquio nell’altro emisfero dove si verificano piu’ convenienti situazioni emodinamiche.

Il linguaggio come rete di moduli neuronali

Nel complesso, il linguaggio umano puo’ essere rappresentato come un insieme di moduli e sub-moduli neuronali tra loro interagenti. Si tratterebbe d’insiemi d’intersezione o moduli dinamici di coniugazione neuronale, variabili in estensione a seconda del significato di una parola o di una frase pronunciata. La produzione del linguaggio umano necessita di un flusso sanguigno altamente costante, in particolare per quanto riguarda la velocita’ e la pressione.

Domande frequenti

Perche’ il modello classico di Broca e Wernicke non basta piu’?

Il modello classico, basato sugli studi di Broca, Wernicke, Lichtheim e Geschwind, non fornisce spiegazioni esaurienti su alcuni tipi di dislessia e afasia e non e’ valido nell’indagine clinica di altri disturbi del linguaggio. Le moderne metodiche di anatomia funzionale propongono un diverso modello, che coinvolge anche aree come il gyrus temporale superiore, i nuclei della base, il talamo e l’emisfero destro.

Che ruolo ha il flusso sanguigno cerebrale nel linguaggio?

La produzione del linguaggio richiede un flusso sanguigno altamente costante, in particolare per velocita’ e pressione. Alterazioni vascolari come infarti delle arterie tubero-talamiche e paramediane o emorragie del putamen possono causare afasia, mentre le afasie sub-corticali derivano da sconnessioni del talamo, dello striato e della capsula interna.

Il cervello puo’ riorganizzare le funzioni del linguaggio?

Si’. Lo studio di Lazar et al. (2000) su bambini con malformazioni artero-venose nel lobo frontale sinistro ha mostrato che, in presenza di alterazioni vascolari nell’area di Wernicke, si verifica una riorganizzazione interemisferica: le funzioni di eloquio vengono trasferite all’emisfero destro, dove le condizioni emodinamiche sono piu’ favorevoli.

Come si rappresenta oggi il linguaggio umano a livello neuronale?

Il linguaggio umano puo’ essere descritto come un insieme di moduli e sub-moduli neuronali interagenti, ovvero moduli dinamici di coniugazione neuronale variabili in estensione a seconda del significato di una parola o di una frase pronunciata.

Bibliografia

• Amunts K. et al.: Analysis of neural mechanisms underlying verbal fluency in cytoarchitectonically defined stereotaxic space. The roles of Brodmann areas 44 and 45. NeuroImage, 22: 42-56 (2004).
• Buxhoeveden D.P. et al.: Lateralization of minicolumns in human planum temporale is absent in nonhuman primate cortex. Brain Behav. Evol., 57: 349-358, (2001).
• Buxhoeveden D.P. & Casanova M.F.: The microcolumn and evolution of the brain. Brain Behav. Evol., 60: 125-151, (2002).
• Chomsky N.: Universals of human nature. Psychother Psychosom 74(5):263-268 (2005).
• Cohen MS, Kosslyn SM, Breiter HC, DiGirolamo GJ, Thompson WL, Anderson K, Bookheimer SY, Rosen BR, Bellevieau JW: Changes in cortical activity during mental rotation. A mapping study using functional MRI. Brain 119:89-100 (1996).
• Bosman C, Garcia R, Aboitiz F.: FOXP2 and the language working-memory system. Trends Cogn Sci 8(6):251-252 (2004).
• Deckel AW, Duffy JD.: Vasomotor hyporeactivity in the anterior cerebral artery during motor activation in Huntington’s disease patients. Brain Res 872(1-2):258-261 (2000).
• de Jong BM, Willemsen AT, Paans AM.: Regional cerebral blood flow changes related to affective speech presentation in persistent vegetative state. Clin Neurol Neurosurg 99(3):213-216 (1997).
• Dufor O. et al.: Left premotor cortex and allophonic speech perception in dyslexia: a PET study. Neuroimage, 46: 241-248 (2009).
• Eidelman BH, Pulipaka U, Wiley C, Charron M, Bohnen NI.: Abnormal cerebral blood flow findings in transplant patients with posttransplant apraxia of speech. Transplant Proc 33(4):2563-2565 (2001).
• Giusti G. & Serio M.: Endocrinologia, USES, Firenze (1998).
• Heckers S, Konradi C.: Hippocampal neurons in schizophrenia. J Neural Transm 109:891-905 (2002).
• Hickok G. et al.: The neural organization of language: evidence from sign language aphasia. Trends in Cognitive Sciences, Vol. II, No 4, April (1998).
• Humphrey N: Rosso. Uno studio sulla coscienza. Codice edizioni, (2007).
• Hutsler J.J. & Gazzaniga M.S.: Acetylcholinesterase staining in human auditory and language cortices: Regional variation of structural features. Cerebral Cortex, 6: 260-270 (1996).
• Hutsler J.J.: The specialized structure of human language cortex: pyramidal cell size asymmetries within auditory and language-associated regions of the temporal lobes. Brain & Language. 86:226-242 (2003).
• Imig T.G. and Brugge T.F.: Sources and terminations of callosal axons related to binaural and frequency maps in primary auditory cortex of the cat. J. Comp. Neurol. 182: 637-660, (1978).
• Innocenti G.M.: General organization of callosal connections in the cerebral cortex. In Cerebral Cortex, Volume V, pp. 291-353, Plenum Press, (1986).
• Jones E.G.: Microcolumns in the cerebral cortex. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 97: 5019-5021, (2000).
• Katoh M, Kamiyama H, Makino K, Kobayashi N, Takano K.: Infra-optic course of the anterior cerebral artery. J Clin Neurosci 6(3):252-255 (1999).
• Knaus T.A. et al.: Age-Related Changes in the Anatomy of Language Regions in Autism Spectrum Disorder. Brain Imaging and Behavior, 3: 51-63 (2009).
• Lazar RM, Marshall RS, Pile-Spellman J, Duong HC, Mohr JP, Young WL, Solomon RL, Perera GM, DeLaPaz RL: Interhemispheric transfer of language in patients with left frontal cerebral arteriovenous malformation. Neuropsychologia 38:1325-1332 (2000).
• Lee A, Hobson RP.: On developing self-concepts: a controlled study of children and adolescents with autism. J Child Psychol Psychiatry 39(8):1131-1144 (1998).
• Lee D.: Learning of spatial and temporal patterns in sequential hand movements. Brain Res Cogn Brain Res 9:35-39 (2000).
• Lee D.: Effects of exogenous and endogenous attention on visually guided hand movements. Brain Res Cogn Brain Res 8:143-156 (1999).
• Le Scienze: Mente & cervello, N. 5, Roma, settembre-ottobre (2003).
• Makris N. & Pandya D.N.: The extreme capsule in humans and rethinking of the language circuitry. Brain Struct. Funct., 213: 343-358, (2009).
• Nadeau S.E. and Crosson B.: Subcortical aphasia. Brain and language, 58: 355-402 (1997).
• Okada K. & Hickok G.: Two cortical mechanisms support the integration of visual and auditory speech: a hypothesis and preliminary data. Neuroscience Letters, 452: 219-233, (2009).
• Piaget J.: La costruzione del reale nel bambino. La Nuova Italia, Firenze, (1973).
• Piaget J.: Lo strutturalismo. Il Saggiatore, Milano, (1968).
• Piaget J.: Intervista su conoscenza e psicologia. Laterza, Bari, (1978).
• Piaget J.: Lo sviluppo mentale del bambino e altri studi di psicologia. Einaudi, Torino, (1967).
• Poeppel D.: The analysis of speech in different temporal integration windows: cerebral lateralization as asymmetric sampling in time. Speech Communication. 41: 245-255 (2003).
• Poeppel D, Hickok G.: Towards a new functional anatomy of language. Cognition 92(1-2):1-12 (2004).
• Radanovic M, Scaff M.: Speech and language disturbances due to subcortical lesions. Brain Lang 84(3): 337-352 (2003).
• Rockland K.S. and Lund J.S.: Intrinsic laminar lattice connections in primate visual cortex. J. Comp. Neurol. 216: 303-318, (1983).
• Sallet PC, Elkis H, Alves TM, Oliveira JR, Sassi E, Carpi de Castro C, Busatto GF, Gattaz WF.: Rightward cerebral asymmetry in subtypes of schizophrenia according to Leonhard’s classification and to DSM-IV: a structural MRI study. Psychiatry Res 123(1):65-79 (2003).
• Schnittger C, Sonke J, Arnavaz A, Munte TF: Blood flow velocity changes in the middle cerebral artery induced by processing of hierarchical visual stimuli. Neuropsychologia 35(8):1181-1184 (1997).
• Shahin A.J. et al.: Brain oscillations during semantic evaluation of speech. Brain and cognition, 70: 259-266 (2009).
• Sehirli U.S. et al.: The diameters of common carotid artery and its branches in newborns. Surg. Radiol. Anat., 27: 292-296, (2005).
• Sidtis J.J., Gomez Christopher, Groshong, Strother S.C., and D.A. Rottenberg: Mapping cerebral blood flow during speech production in hereditary ataxia. NeuroImage, 31, pagg. 246-254 (2006).
• Sugiu K, Takahashi K, Muneta K, Ohmoto T: Rebleeding of a vertebral artery dissecting aneurysm during stent-assisted coil embolization: a pitfall of the “stent and coil” technique. Surg Neurol 61(4):365-370 (2004).
• Szycik G.R. et al.: Audiovisual integration of speech is disturbed in schizophrenia: an MRI study. Schizophrenia res., 110 (1-3): 111-118, (2009).
• Tardy CH, Allen MT.: Moderators of cardiovascular reactivity to speech: discourse production and group variations in blood pressure and pulse rate. Int J. Psychophysiol. 29:247-254 (1998).
• Testut L, Latarjet A.: Trattato di Anatomia Umana. UTET, Torino (1966).
• Tillfors M, Furmark T, Marteinsdottir I, Fredrikson M.: Cerebral blood flow during anticipation of public speaking in social phobia: a PET study. Biol Psychiatry 52 (11):1113-1119, (2002).
• Tohidian I.: Examining linguistic relativity hypothesis as one of the main views on the relationship between language and thought. J. Psycholinguist Res., 38: 65-74, (2009).
• Vernooij MW, Smits M., Wielopolski PA, Houston GC, Krestin GP, and van der Lugt: Fiber density asymmetry of the arcuate fasciculus in relation to functional hemispheric language lateralization in both right- and left-handed healthy subjects: A combined fMRI and DTI study. NeuroImage 35, 1064-1076 (2007).
• Vygotsky L.S.: Thought and Language. Cambridge, MA: MIT Press. (1962).
• Vygotsky L.S.: Mind in Society. Cambridge, MA: Harvard University Press. (1978).
• Wallace AD, Cohen D.: Prog Neuro-Psychoph, 4, pagg. 122-206, (2000).
• Wertsch J.V.: Culture, Communication, and Cognition: Vygotskian Perspectives. Cambridge University Press. (1985).
• Whorf BL.: Linguaggio, pensiero e realta’. Torino, Boringhieri (1987).
• Whorf Benjamin Lee: The Phonetic Value of Certain Characters in Maya Writing. Millwood, N.Y.: Krauss Reprint, (1975).
• Woods RP.: Brain asymmetries in situs inversus: a case report and review of the literature. Arch Neurol 43:1083-1084 (1986).