Mappe funzionali dell’interruzione della parola e dell’anomia indotte da stimolazione elettrica: uno studio multicentrico retrospettivo

Da quando è stata stabilita la ‘Montreal procedure’, la stimolazione elettrica diretta corticale (DES) durante la craniotomia in condizione di veglia è stata usata per il mappaggio e la preservazione della corteccia del linguaggio durante chirurgia per epilessia e neuro-oncologica per circa 100 anni. È stata ottimizzata da Penfield, in seguito è stata introdotta nell’era moderna da Ojemann ed è diventata popolare negli anni recenti. L’affidabilità e l’efficacia di questa tecnica nel ridurre l’afasia persistente è stata stabilita durante chirurgia cerebrale. Nonostante i meccanismi degli effetti della stimolazione siano poco compresi, il mappaggio intraoperatorio del linguaggio è stato ampiamente considerato come il gold standard per la localizzazione delle aree del linguaggio e per raggiungere la massima resezione sicura, basandosi sulla sua rilevanza clinica. Comprova la relazione causale tra regioni cerebrale e funzione linguistica tramite l’interruzione diretta, transitoria e ripetuta del processamento del linguaggio. Pertanto, le regioni cerebrali identificate con DES rappresentano aree critiche ed essenziali riguardo una determinata funzione.
Numerosi centri medici hanno stabilito separatamente le loro mappe del linguaggio native utilizzando differenti templates. Tuttavia, non rimane chiaro se le mappe del linguaggio tra differenti continenti geografici o di linguaggio condividano gli stessi pattern di distribuzione. Inoltre, la precisa distribuzione potrebbe essere influenzata dalle potenziali differenze nei parametri di stimolazione, effetto massa (tumore o lesione epilettogena), plasticità cerebrale (glioma ad alto o basso grado ed epilessia) e metodi di normalizzazione (dalla corteccia individuale intraoperatoria allo spazio standard). Pertanto, esiste una urgente necessità di stabilire mappe del linguaggio integrando un ampio campione di dati DES provenienti da tutto il mondo.
In questo studio, gli autori hanno incluso quattro coorti di DES del secolo passato provenienti da quattro centri di tre continenti, con tre lingue indigene parlate (inglese, francese e/o mandarino). Tutti i centri hanno eseguito i due più usati paradigmi (contare e nominare delle figure). Le corrispondenti perturbazioni indotte dalla stimolazione sono state identificate come interruzione della parola e anomia. L’interruzione della parola è stata definita come la completa interruzione del conteggio numerico in corso o della continuità del parlato, senza apparenti movimenti orale, facciali, della mandibola o della lingua. L’anomia è stata definita come l’incapacità indotta dalla DES di nominare un oggetto o nominandolo utilizzando una parola sbagliata, mentre si è ancora in grado di dire la lettera iniziale. Infine, 598 soggetti sono stati inclusi in ulteriori analisi e sono state generate mappe della distribuzione spaziale dell’interruzione della parola e dell’anomia rispettivamente utilizzando lo stesso template. Domande rilevante che gli autori si sono posti sono state: (i) come la distribuzione dei correlati della corteccia del linguaggio correli tra i centri; (ii) quali e quante regioni sono essenziali per l’interruzione della parola indotta dalla stimolazione; (iii) quali e quante regioni sono critiche per l’anomia indotta dalla stimolazione; (iv) qual è la relazione spaziale tra l’arresto della parola e l’anomia?

Sono stati inclusi un totale di 598 soggetti con 917 siti di interruzione della parola e 423 siti di anomia. I differenti centri hanno presentato pattern di distribuzione altamente consistenti per l’interruzione della parola e pattern similari per l’anomia. La mappa di interruzione della parola è stata suddivisa in 4 clusters: cluster 1 principalmente localizzato nel giro precentrale ventrale; cluster 2 nei giri precentrale ventrale e dorsale; cluster 3 nell’area motoria supplementare; cluster 4 nei giri temporale posteriore superiore e giri sopramarginale. La mappa dell’anomia ha rilevato 2 clusters: uno nei giri temporale superiore posteriore e il secondo nel contesto dei giri frontale inferiore, con picco nella pars triangularis.
I risultati hanno mostrato una distribuzione similare per l’interruzione della parola e dell’anomia tra inglese, francese e mandarino, che indica che differenti linguaggi possano condividere una base neurale similare del controllo motorio della parola e dell’accesso a lessico e semantica. Nonostante le differenze cross continentali presentate in questo studio, gli umani in genere usano simili regioni cerebrali per processare l’output motorio del linguaggio o il richiamo lessicale/semantico mentre apprendono differenti linguaggi (linguaggi alfabetici o ideografici) e strutture fonemiche. Anche se non sorprendente, fornisce evidenza causale essenziale tra inglese, francese e mandarino per il ‘network di linguaggio comune minimo’. In aggiunta, sono state evidenziate sottili differenze. Una interpretazione può essere che il mandarino coinvolge più conversione ortografia a fonologia nel giro frontale posteriore, al confronto con linguaggi alfabetici. Anche per l’anomia è emerso che differenti linguaggi condividano gli stessi pattern di distribuzione.

Questo è di gran lunga il primo studio multicentrico di mappaggio del linguaggio con DES con il più ampio numero campionario. Gli autori hanno evidenziato il ruolo critico del giro ventrale precentrale nei circuiti del linguaggio, cosa che sfida la dogmatica visione localizionalista. I pattern delle mappe del linguaggio erano consistenti tra i tre linguaggi e hanno fornito evidenza per l’esistenza di un network comune tra i linguaggi, nel contesto sia del circuito della parola che della nominazione. Questi dati non solo offrono ai neurologi clinici e ai neurochirurghi linee guida di alto livello, basate sull’evidenza per la definizione dei confini funzionali del linguaggio, ma fornisco anche una migliore prospettiva nella organizzazione fondamentale del linguaggio.

Functional maps of direct electrical stimulation-induced speech arrest and anomia: a multicentre retrospective study

Junfeng Lu, Zehao Zhao, Jie Zhang, Bin Wu, Yanming Zhu, Edward F. Chang, Jinsong Wu, Hugues Duffau and Mitchel S. Berger

https://academic.oup.com/brain/article/144/8/2541/6207982