Análisis de conectividad funcional en el procesamiento de violaciones gramaticales de lenguaje natural y artificial: evidencia de mecanismos compartidos

Abstract

La comprensión del lenguaje es un proceso de extrema complejidad. El estudio de sus bases neurofisiológicas se ha facilitado gracias al registro de la actividad electroencefalográfica, (EEG), identificándose potenciales evocados relacionados con procesos cognitivos específicos durante el procesamiento de oraciones o palabras. Los potenciales evocados son el producto de la actividad en diversas bandas de frecuencia del EEG. La descomposición de la señal en dichas bandas posibilita distinguir diferentes actividades con distintos valores funcionales y la manera en la cual distintas regiones interactúan durante el proceso de comprensión del lenguaje. En este trabajo analizamos para tres bandas de frecuencias distintas (theta, alfa y beta), el grado de conectividad funcional entre electrodos durante el procesamiento de oraciones gramaticales y no gramaticales en lenguaje natural y artificial. 15 adultos sanos fueron entrenados en las reglas combinatorias de una gramática artificial. En el testeo se registró la actividad electroencefalográfica mientras se presentaban 80 ensayos nuevos, de los cuales 40 presentaba un error de las reglas entrenadas. Se presentaron además 80 oraciones en castellano, 40 de ellas con un error gramatical. La aparición de un error elicitó un potencial N400 y P600 equivalente en ambas gramáticas, e indujo en ambos casos un mismo patrón de conectividad funcional entre electrodos. Los resultados muestran que el procesamiento de oraciones no gramaticales durante la comprensión del lenguaje natural es funcionalmente equivalente a la detección de errores combinatorios de reglas estadísticas, como las entrenadas en gramática artificial.

Functional connectivity analysis during processing of grammatical violations of natural and artificial language: evidence for shared mechanisms. Language comprehension is an extremely complex process. The study of its neurophysiological bases has been facilitated due to the use of electroencephalographic (EEG) recordings, identifying evoked potentials related to specific cognitive processes during sentence or word processing. Evoked potentials are the product of activity in different frequency bands of the EEG. Signal decomposition into these frequency bands allows to distinguish between activities with different functional values and the manner in which regions interact during language comprehension. In the present work we analyzed for three frequency bands (theta, alpha and beta), the level of functional connectivity between electrodes while processing grammatical and non-grammatical sentences in natural and artificial language. 15 normotypic adults were trained in the use of combinatorial rules of an artificial grammar. In the test phase, EEG activity was recorded while 80 new trials were presented, 40 of which showed an error of the previously trained rules. In addition, 80 Spanish sentences were presented, 40 of which had a grammatical error. The appearance of an error elicited a biphasic N400/P600 complex, and induced the same pattern of functional connectivity in both grammars. Results show that processing of non-grammatical sentences during natural language comprehension is functionally equivalent to the detection of combinatorial errors of statistical rules, such as those trained in the artificial grammar.