Il ruolo della corteccia prefrontale nella memoria episodica verbale: uno studio rTMS

INTRODUZIONE. La nostra precedente esperienza con un compito di memoria di riconoscimento non verbale a lungo termine (Rossi et al., 2001) ha confermato, mediante l’uso della rTMS, il ruolo funzionale delle aree prefrontali di sinistra nella fase di encoding e di destra nella fase di retrieval, in accordo con il modello Hemispheric Encoding Retrieval Asymmetry (Tulving et al., 1994). Con la presente ricerca ci si attende di ottenere un effetto interferenza della rTMS sulle prestazioni di memoria nelle condizioni in cui la rTMS è stata applicata a sinistra durante l’encoding, oppure a destra durante il retrieval, ci si attende inoltre che l’effetto sia limitato alle coppie “nuove” (arbitrarie), dato che nell’esperimento di Rossi et al. l’effetto di interferenza era osservabile solo nei soggetti “naive”.

METODO. Sono stati testati 12 soggetti (4 maschi e 8 femmine) di età compresa tra i 20 e i 34 anni (media: 27). Il protocollo è stato approvato dal Comitato Etico. Tutte la parole utilizzate erano concrete e ad alto valore immaginativo. L’esperimento comprendeva 6 blocchi in encoding e 6 blocchi in retrieval, pseudorandomizzati e controbilanciati tra i soggetti secondo l’ordine di presentazione. Per ciascun blocco, nella fase di encoding, erano presenti16 coppie di parole (8 associate e 8 arbitrarie), mentre nella fase di retrieval erano presenti le 16 prime parole delle coppie ed inoltre 16 parole già viste durante il compito di encoding e 16 parole-nuove (distrattori). Durante la fase di encoding al soggetto venivano presentate coppie di parole con legame associativo (es. SCIMMIA-BANANA) o arbitrario (es. PRUGNA-DIVANO). Il compito del soggetto era di giudicare se le coppie di parole avevano un legame associativo, premendo il pulsante di sinistra se le coppie erano associate ed il pulsante di destra se le coppie erano arbitrarie. I sei blocchi nella fase di encoding avevano 6 blocchi corrispondenti nella fase di retrieval (un’ora più tardi), nei quali la prima parola della coppia (al centro dello schermo) era presentata insieme alla parola del compito precedente e ad una parola nuova (distrattore). Queste due parole erano presentate sotto, a sinistra e a destra, della prima parola. Il compito del soggetto era il riconoscimento della parola e doveva premere il pulsante di sinistra o destra corrispondente alla posizione spaziale della parola riconosciuta come già vista. Ogni trial consisteva di un punto di fissazione (croce) al centro dello schermo per 1500 ms, seguito dalla comparsa degli stimoli che restavano sullo schermo per 2000 ms. Il treno di impulsi veniva somministrato ad una frequenza di 20 Hz (10% sopra la soglia motoria) per la durata di 500 ms a partire dalla comparsa degli stimoli sullo schermo. Il soggetto era istruito a rispondere quando sullo schermo compariva un cerchio verde (“go signal”). Nei blocchi 1 e 2 non c’era stimolazione durante il retrieval e la rTMS era applicata, durante l’encoding, nella corteccia prefrontale sinistra (S-Enc) o destra (D-Enc); nel blocco 3 veniva utilizzata una simulazione di stimolazione (Sham), nel corteccia prefrontale sinistra durante l’encoding e in quella destra durante il retrieval; nei blocchi 4 e 5 non c’era stimolazione durante l’encoding e la rTMS era applicata, durante il retrieval, nella corteccia prefrontale sinistra (S-Ret) o destra (D-Ret); nel blocco 6 non era applicata nessuna stimolazione (Baseline). Per ogni parola target sono state scelte due parole. Per quanto riguarda le coppie di parole con legame associativo, le norme di associazione sono state ricavate dal database psicolinguistico DPSS (Peressotti, Pescairelli e Job, in press) (http://dpss.psy.unipd.it/psydata/associations). Lo stimulatore usato era un Magstim rapid. L’area di stimolazione era la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC) sinistra e la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC) destra. I dati sono stati analizzati utilizzando le percentuali di errore. Si è proceduto con un’analisi globale della varianza (ANOVA) a misure ripetute. I fattori testati erano i seguenti: “categoria” (associate vs. arbitrarie) e “blocco” (S-Enc, D-Enc, Sham, S-Ret, D-Ret e Baseline). Inoltre, abbiamo effettuato un’analisi della varianza (ANOVA) a misure ripetute specifica per verificare il modello HERA con i seguenti fattori: “categoria” (associate vs. arbitrarie), “emisfero” (destra vs. sinistra) e “condizione di stimolazione” (encoding vs. retrieval). I confronti post-hoc sono stati effettuati con Wilcoxon signed rank test.

RISULTATI. L’analisi dei risultati mostra che la percentuale di errore è significativamente più alta nelle condizioni di stimolazione a destra (D-Enc) e a sinistra (S-Enc) nella fase di encoding e a destra (D-Ret) nella fase di retrieval rispetto alla condizione di stimolazione a sinistra in retrieval (S-Ret), a quella simulata (Sham) e all’assenza di stimolazione (Baseline). Questo effetto è inoltre limitato solo alle coppie di parole arbitrarie. Questo effetto bilaterale in encoding non conferma, per quanto riguarda la fase di encoding, il modello HERA, il quale prevede un’attivazione a sinistra in encoding e a destra in retrieval. L’effetto a destra in encoding è spiegabile con la teoria del doppio codice di Paivio (1986), la quale prevede, per parole concrete ad alto contenuto immaginativo, sia una codifica di tipo verbale (emisfero di sinistra) che una codifica per immagini mentali (emisfero di destra). L’effetto a destra in retrieval conferma pienamente il modello HERA. Il fatto che questi dati siano limitati alle sole coppie di parole arbitrarie, indica chiaramente che la corteccia prefrontale dorsolaterale è coinvolta quando un’informazione nuova deve essere immagazzinata o ricordata.

CONCLUSIONI. I dati confermano parzialmente l’ipotesi iniziale. Abbiamo riscontrato un effetto bilaterale nella fase di encoding e un effetto a destra nella fase di retrieval limitato solo alle coppie arbitrarie. I risultati emersi concordano con il modello HERA solo nella fase di Retrieval ed evidenziano il ruolo della corteccia dorsolaterale prefrontale nella formazione di tracce mnestiche per stimoli con caratteristiche di novità.

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI.

Paivio, A. (1986). Mental representations: A dual coding theory. London: Oxford University Press.

Peressotti, F., Pesciarelli, F., & Job, R. (in press). Le associazioni verbali PD/DPSS norme per 294 parole. Giornale Italiano di Psicologia.

Rossi, S., Cappa, S.F., Babiloni, C., Pasualetti, P., Miniussi, C., Carducci, F., Babiloni, F., Rossini, P.M. (2001). Prefrontal cortex in long-term memory: an “interference” approach using magnetic stimulation. Nature Neuroscience, 9, 948-952.

Tulving, E., Kapur, S., Craik, F.I.M., Moscovitch, M., & Houle, S. (1994). Hemispheric encoding/retrieval asymmetry in episodic memory. Positron Emission tomography findings. Proceedings of the National Academy of Science USA, 91, 2016-2020.