تالاموس و دوزبانگی: شواهدی از fMRI

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سیمین میکده ¹
• ورنر زومر ²
• سیدامیرحسین بتولی ³

¹ دکتری زبانشناسی، گروه زبانشناسی، دانشکدۀ علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

² استاد، گروه روانشناسی، دانشگاه هومبولت برلین، برلین، آلمان

³ استادیار، گروه علوم اعصاب، دانشکدۀ فناوریهای نوین، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

https://doi.org/10.22067/jlkd.2023.83396.1179

چکیده

دوزبانـگی با انطباق‌های ساختاری نواحی زیرقشری دخیل در کنترل چندین زبان مرتبط است (کرنار، ترفرز-دالر و پلیاستیکاس، 2023). تالاموس یک ساختار زوجی مادۀ خاکستری است که در نزدیکی مرکز مغز قرار دارد و انتقال اطلاعات به نواحی قشری را تنظیم می‌کند. اخیراً در یک مطالعۀ fMRI، حساسیت تالاموس به محرک‌های دستوری و نادستوری زبان اول در سطح کل-مغز در افراد دوزبانه شناسایی شد (میکده و همکاران، 2021 الف). مطالعۀ حاضر درصدد است با اتخاذ رویکرد ناحیۀ موردنظر، الگوهای فعالیت تالاموس دوجانبه را برای هر دو زبان اول و دوم بررسی کند. بدین‌منظور، درصد تغییر سیگنالِ محرک‌های دستوری و نادستوری در زبان اول و دوم به‌عنوان معیار «شدت» برای هر شرکت‌کننده استخراج شد. تعداد 36 نفر دوزبانۀ ترکی-فارسی (21 زن) که زبان دومشان را به‌طور رسمی در 7 سالگی آموخته بودند، انتخاب شدند. بر مبنای شاخص تسلط دوزبانه، هیچ تفاوت معناداری بین سطوح بالای بسندگی شرکت‌کنندگان در زبان اول (ترکی) و دوم (فارسی) وجود نداشت. شرکت‌کنندگان یک آزمون شنیداری قضاوت دستوری‌بودگی با پارادایم زبان‌گردانی جایگزین را در حین اخذ تصاویر fMRI اجرا کردند. نتایج مبتنی بر ناحیۀ موردنظر، اثر دستوری‌بودگی را در زبان اول و تالاموس چپ تأیید کرد. با توجه به اینکه در پژوهش حاضر زبان اول به‌عنوان زبان غالب عمل کرد و اثرات معکوس بزرگ‌تری را ایجاد نمود، به نظر می‌رسد دخالت تالاموس در زبان اول به پردازش نحوی مربوط نمی‌شود، بلکه ممکن است تالاموس نقش کنترلی و نظارتی را برای فعالیت‌های زبان-ویژۀ قشر مغز ایفا می‌کند.

کلیدواژه‌ها

• تالاموس
• دوزبانگی
• زبان اول
• بار زبانگردانی
• fMRI

موضوعات

• عصب شناسی زبان

عنوان مقاله [English]

Thalamus and Bilingualism: Evidence from fMRI

نویسندگان [English]

• Simin Meykadeh ¹
• Werner Sommer ²
• Seyed a,mir hossien Batouli ³

¹ PhD in Linguistics, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran

² Professor in Psychology, Humboldt-Universität zu Berlin, Berlin, Germany

³ Assistant Professor, Department of Neuroscience and Addiction Studies, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran

چکیده [English]

Bilingualism is associated with structural adaptations of subcortical regions taking part in controlling multiple languages. The thalamus is a paired gray matter structure located near the center of the brain, regulating the information transmission to cortical regions. In a recent fMRI study, the sensitivity of the thalamus to grammatical and ungrammatical stimuli has been shown at whole-brain level in the first language (L1) of bilinguals. This study explored the activation patterns of bilateral thalamus in both L1 and L2 using a ROI-based approach. To do so, the percentage of signal change for grammatical and ungrammatical stimuli in L1 and L2 was extracted as the intensity measure per participant. Thirty-six Turkish-Persian bilinguals (21 women) who had acquired their L2 at the age of 7 were selected. Based on the Bilingual Dominance Scale, there was no significant difference between the proficiency level of participants in L1 (Turkish) and L2 (Persian). Participants carried out an auditory grammaticality judgment task in an alternating language switching paradigm while fMRI images were acquired. ROI-based results confirmed the grammaticality effect only in L1 and the left thalamus. Considering that L1 was the dominant language in this study and gave rise to larger reversed language dominance effects, it was suggested that the engagement of the thalamus in L1 is not associated with syntactic processing but instead may exert an overall monitoring and control function for language-specific cortical activities.

کلیدواژه‌ها [English]

• Thalamus
• Bilingualism
• L1
• Switching Costs
• Left Hemisphere
• fMRI

مراجع

پورمحمد، مهدی. (1393). روان‌شناسی زبان. تهران: سمت.

خدادادی، مجتبی؛ اسدزاده، حسن؛ کلانتر قریشی، منیر؛ امانی، حسین. (1393). نرم‌افزار حافظه کاری دانیمن و کارپنتر. تهران: موسسه تحقیقات علوم رفتاری‌- شناختی سینا.

میکده، سیمین. (1400). بررسی اثرات بسندگی زبان و سن یادگیری زبان دوم بر دستگاه عصبی برای پردازش صرفی-نحوی با استفاده از ERPs و fMRI، رسالۀ دکتری، دانشگاه تربیت‌ مدرس.

میکده، سیمین و زومر، ورنر. (در دست انتشار/الف). عدم تفاوت‌های جنسیتی در پردازش مشخّصه‌های فای در افراد دوزبانۀ متوازن: مطالعه‌ای بر پایۀ تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI). پژوهش‌های زبان‌شناسی تطبیقی.

میکده، سیمین؛ زومر، ورنر؛ بتولی، سیدامیرحسین. (در دست انتشار/ب). مخچه و مطابقۀ دستوری در دوزبانه‌ها: شواهدی از قضاوت دستوری‌بودگی با استفاده از fMRI. علم زبان.

میکده، سیمین؛ زومر، ورنر؛ بتولی، سیدامیرحسین. (در دست انتشار/ج). فعالیت نورونی هستۀ کودیت چپ در حین زبان‌گردانی: شواهد fMRI از دوزبانه‌های ترکی-فارسی. پژوهش‌های نوین روانشناسی.

Antón, E., Carreiras, M., & Duñabeitia, J. A. (2019). The impact of bilingualism on executive functions and working memory in young adults. PloS one, 14(2), 1-30.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0206770

Berken, J. A., Gracco, V. L., & Klein, D. (2017). Early bilingualism, language attainment, and brain development. Neuropsychologia, 98, 220–227. https://doi.org/10.1016/j.neuropsychologia.2016.08.031

Bogousslavsky, J., Regli, F., & Uske, A. (1988). Thalamic infarcts: clinical syndromes, etiology, and prognosis. Neurology, 38(6), 837–848. https://doi.org/10.1212/wnl.38.6.837

Burgaleta, M., Sanjuán, A., Ventura-Campos, N., Sebastian-Galles, N., & Ávila, C. (2016). Bilingualism at the core of the brain. Structural differences between bilinguals and monolinguals revealed by subcortical shape analysis. NeuroImage, 125, 437–445.

https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2015.09.073

Declerck, M., & Philipp, A. M. (2015). A review of control processes and their locus in language switching. Psychonomic bulletin & review, 22(6), 1630–1645. https://doi.org/10.3758/s13423-015-0836-1

DeLuca, V., Rothman, J., Bialystok, E., & Pliatsikas, C. (2019). Redefining bilingualism as a spectrum of experiences that differentially affects brain structure and function. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 116(15), 7565–7574. https://doi.org/10.1073/pnas.1811513116

Dunn, A. L., & Fox Tree, J. E. (2009). A quick, gradient Bilingual Dominance Scale. Bilingualism: Language and Cognition, 12(3), 273-289. https://doi.org/10.1017/S1366728909990113

Fedeli, D., Del Maschio, N., Sulpizio, S., Rothman, J., & Abutalebi, J. (2021). The bilingual structural connectome: Dual-language experiential factors modulate distinct cerebral networks. Brain and language, 220, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.bandl.2021.104978

Fimm, B., Zahn, R., Mull, M., Kemeny, S., Buchwald, F., Block, F., & Schwarz, M. (2001). Asymmetries of visual attention after circumscribed subcortical vascular lesions. Journal of neurology, neurosurgery, and psychiatry, 71(5), 652–657. https://doi.org/10.1136/jnnp.71.5.652

Friston K. (2012). Ten ironic rules for non-statistical reviewers. NeuroImage, 61(4), 1300-1310. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2012.04.018

Gallo, F., Novitskiy, N., Myachykov, A. & Shtyrov, Y. (2021). Individual differences in bilingual experience modulate executive control network and performance: Behavioral and structural neuroimaging evidence. Bilingualism: Language and Cognition, 24(2), 293-304. DOI: https://doi.org/10.1017/S1366728920000486

Hartsuiker, R. J., Pickering, M. J., & Veltkamp, E. (2004). Is syntax separate or shared between languages? Cross-linguistic syntactic priming in Spanish-English bilinguals. Psychological science, 15(6), 409-414. https://doi.org/10.1111/j.0956-7976.2004.00693.x

Hollingshead, A. (1975). Four Factor Index of Social Status. Unpublished Manuscript. New Haven, CT: Yale University Department of Sociology.

Hosoda, C., Tanaka, K., Nariai, T., Honda, M., & Hanakawa, T. (2013). Dynamic neural network reorganization associated with second language vocabulary acquisition: a multimodal imaging study. The Journal of neuroscience, 33(34), 13663-13672. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.0410-13.2013

Korenar, M., Treffers-Daller, J., & Pliatsikas, C. (2023). Dynamic effects of bilingualism on brain structure map onto general principles of experience-based neuroplasticity. Scientific reports, 13(1), 3428. https://doi.org/10.1038/s41598-023-30326-3

Lerman, A., & Obler, L. K. (2017). Aging in bilinguals: Normal and abnormal. In A. Ardila, A. B. Cieślicka, R. R. Heredia & M. Rosselli (Eds.), Handbook of Psychology of Bilingualism: The Cognitive and Emotional World of Bilinguals. (Vol. 5) (pp. 189-210). Switzerland. Springer International Publishing, https://doi.org/10.1007/978-3-319-64099-0_8

Liebermann, D., Ploner, C. J., Kraft, A., Kopp, U. A., & Ostendorf, F. (2013). A dysexecutive syndrome of the medial thalamus. Corte, 49(1), 40-49. https://doi.org/10.1016/j.cortex.2011.11.005

Mechelli, A., Crinion, J. T., Noppeney, U., O'Doherty, J., Ashburner, J., Frackowiak, R. S., & Price, C. J. (2004). Neurolinguistics: structural plasticity in the bilingual brain. Nature, 431, 757. https://doi.org/10.1038/431757a

Meykadeh, S. (2021). An investigation of the effects of language proficiency and age of acquisition on neural organization for morphosyntactic processing using ERPs and fMRI [Doctoral dissertation, Tarbiat Modares University [In Persian].

Meykadeh, A., Golfam, A., Batouli, SAH. & Sommer, W. (2021a). Overlapping but language-specific mechanisms in morphosyntactic processing in highly competent L2 acquired at school entry: fMRI evidence from an alternating language switching task. Frontiers in Human Neuroscience, 26(15), 1-13. https://doi.org/10.3389/fnhum.2021.728549

Meykadeh, S., Golfam, A., Batouli, S. A. H., & Sommer, W. (2023a). The neural basis of Number and Person phi-features processing: An fMRI study in highly proficient bilinguals. Bilingualism: Language and Cognition, 1–16. https://doi.org/10.1017/S1366728923000615

Meykadeh, A., Golfam, A., Nasrabadi, AM., Ameri, H. & Sommer, W. (2021b). First Event-Related Potentials evidence of auditory morphosyntactic processing in a subject-object-verb nominative-accusative language (Farsi). Frontiers in psychology, 16(12), 1-9.

https://doi.org/10.3389/fpsyg.2021.698165

Meykadeh, S., Khadem, A., Sulpizio, S. & Sommer, W. (2023b). Functional connectivity during morphosyntactic processing: An fMRI study in balanced Turkish-Persian bilinguals. Journal of Neurolinguistics. 68 (101162), 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jneuroling.2023.101162

Paradis, M. (1993). Linguistic, psycholinguistic and neurolinguistics aspects of ‘‘interference’’ in bilingual speakers: the activation threshold hypothesis. Int. J. Psycholinguist. 9, 133–145.

Paradis, M. (2001). An integrated neurolinguistic theory of bilingualism (1976–2000). Paper Presented at the LACUS Forum 27 Houston, TX.

Pliatsikas, C., DeLuca, V., Moschopoulou, E., & Saddy, J. D. (2017). Immersive bilingualism reshapes the core of the brain. Brain structure & function, 222(4), 1785–1795. https://doi.org/10.1007/s00429-016-1307-9

Poldrack, R. A. (2007). Region of interest analysis for fMRI. Social Cognitive and Affective Neuroscience, 2(1), 67-70. https://doi.org/10.1093/scan/nsm006

Purves, D., Augustine, G. J., Fitzpatrick, D., Hall, W. C., LaMantia, A., Mooney, R. D., Platt, M. L., & White, L. E. (2018) Neuroscience. 6th Edition. New York, NY: Sinauer Associates.

Román, P., & Gómez-Gómez, I. (2022). Changes in Native Sentence Processing Related to Bilingualism: A Systematic Review and Meta-Analysis. Frontiers in psychology, 13, 1-15. https://doi.org/10.3389/fpsyg.2022.757023

Sanides, F. (1970). Functional architecture of motor and sensory cortices in primates in the light of a new concept of neocortex evolution, in C. Noback, & W. Montagna (Eds.), Advances in Primatology: The Primate Brain. (pp. 137-208). New York, Appleton-Century-Crofts.

Van der Werf, Y. D., Witter, M. P., Uylings, H. B., & Jolles, J. (2000). Neuropsychology of infarctions in the thalamus: a review. Neuropsychologia, 38(5), 613–627.

https://doi.org/10.1016/s0028-3932(99)00104-9

Zhu, J. D., Seymour, R. A., Szakay, A., & Sowman, P. F. (2020). Neuro-dynamics of executive control in bilingual language switching: An MEG study. Cognition, 199, 104247. https://doi.org/10.1016/j.cognition.2020.104247