Sentence Comprehension: Syntactic Complexity and Short-Term Memory in Clinical Settings

Sentence comprehension is a complex process involving both linguistic and extra-linguistic skills. Shedding light on the underlying causes of language comprehension deficits would have theoretical and clinical implications, particularly from both diagnostic and rehabilita-tive standpoints. The present work aims to gain a deeper understanding of the role of syntactic complexity and short-term memory, specifically, phonological short-term memory (pSTM) and working memory (WM) in sentence comprehension. The conducted studies mainly focused on people with non-fluent agrammatic aphasia due to cerebrovascular disease, who frequently show pSTM deficits and impaired sentence comprehension. A prospective observational study was conducted to delve into the comprehension profile of people with agrammatism and the respective contributions of syntactic complexity and pSTM, using the Comprendo battery as the primary outcome measure (Chapter 1). In response to some limitations observed in clinical and research settings after using the Comprendo battery, a revised version named Ri-Comprendo was developed and normative data were collected in an Italian population sample (Chapter 2). Ri-Comprendo was adopted in a double-blind randomized crossover trial aimed at exploring potential effects of anodal transcranial Direct Current Stimulation (AtDCS) associated with standard language treatment (STL), on sentence comprehension in non-fluent chronic apha-sia (Chapter 3). The relationship between pSTM, WM, and syntactic comprehension was finally investigated through a systematic literature review and meta-analysis in individuals with Alzheimer's disease (Chapter 4). Overall, our findings within the aphasia population confirm that pSTM is involved in the comprehension of complex structures with an important computational load, in particular coordinated sentences, and long-distance filler gap dependencies. Consistent results emerge in AD population, with a stronger correlation for WM than pSTM. The Comprendo and Ri-Comprendo batteries can be considered the only assessment tools in Italy that enable a comprehensive evaluation of sentence comprehension across various lev-els of syntactic complexity and memory load. Finally, in the rehabilitation field, our preliminary results support combining STL with AtDCS delivered to the perilesional cortex, confirming its safety and tolerability in people with post-stroke aphasia.

La comprensione di frasi è un processo complesso che coinvolge sia competenze linguistiche sia extra-linguistiche. Fare chiarezza sulle cause che sottostanno ai deficit nella comprensione del linguaggio avrebbe implicazioni teoriche e cliniche, in particolare dal punto di vista diagnostico e riabilitativo. Il presente lavoro ha l’obiettivo di approfondire il ruolo della complessità sintattica e della memoria a breve termine, in particolare la memoria a breve termine uditivo-verbale e la memoria di lavoro, nella comprensione di frasi. Gli studi ad oggi condotti hanno come principale oggetto di studio la popolazione di soggetti con afasia non fluente, variante agrammatica, a seguito di evento cerebrovascolare. Tale popolazione clinica mostra infatti frequentemente difficoltà di comprensione sintattica, in associazione a deficit di memoria a breve termine uditivo-verbale. Nel contesto del presente lavoro è stato condotto uno studio osservazionale finalizzato ad approfondire il profilo della comprensione delle persone con agrammatismo e i rispettivi ruoli della complessità sintattica e della memoria a breve termine uditivo-verbale. A tale scopo è stata impiegata la Batteria Comprendo quale principale misura di outcome (Capitolo 1). In risposta ad alcune limitazioni rilevate nei contesti clinici e di ricerca a seguito dell’uso della Batteria Comprendo, è stata sviluppata negli anni successivi una versione revisionata denominata Ri-Comprendo, della quale sono stati raccolti dati normativi su un campione della popolazione italiana (Capitolo 2). La batteria Ri-Comprendo è stata successivamente impiegata in uno studio clinico randomizzato in doppio cieco volto ad esplorare i potenziali effetti della stimolazione transcranica a corrente continua anodica (AtDCS) associata al trattamento linguistico standard sulla comprensione delle frasi in persone affette da afasia cronica non fluente (Capitolo 3). La relazione tra memoria a breve termine e comprensione sintattica è stata infine indagata attraverso una revisione sistematica della letteratura e meta-analisi in soggetti affetti da malattia di Alzheimer (Capitolo 4). Complessivamente, i risultati ottenuti nella popolazione di soggetti con afasia supportano il coinvolgimento della memoria a breve termine nella comprensione di strutture frasali complesse con un importante carico computazionale, in particolare frasi coordinate e frasi relative sull’oggetto con incassamento centrale. Risultati coerenti emergono anche nella popolazione di soggetti con malattia di Alzheimer, con una correlazione più forte per la memoria di lavoro rispetto alla memoria a breve termine fonologica. Le batterie Comprendo e Ri-Comprendo sono ad oggi gli unici strumenti disponibili in Italia che consentono di effettuare una valutazione completa della comprensione di frasi di diversi livelli di complessità sintattica e carico mnesico. Infine, per quanto concerne l’ambito riabilitativo, i risultati preliminari del presente lavoro supportano l'uso combinato del trattamento logopedico standard e della tDCS anodica applicata alla corteccia perilesionale, confermandone sicurezza e tollerabilità nelle persone con afasia conseguente ad ictus.