Revisión

Temporal sampling theory applied to language disorders: an analysis from a neuroconstructivist perspective

P. Martínez-Castilla [REV NEUROL 2021;73:394-400] PMID: 34826333 DOI: https://doi.org/10.33588/rn.7311.2021204 OPEN ACCESS
Volumen 73 | Number 11 | Nº of views of the article 7.465 | Nº of PDF downloads 164 | Article publication date 01/12/2021
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ABSTRACT Artículo en español English version
INTRODUCTION From a neuroconstructivism perspective, subtle atypicalities in low-level processes have a cascading impact on the domains for which these processes are relevant. Atypicalities in a given process contribute to accounting for the phenotype of different developmental disorders. According to current classification criteria, language disorders can occur in different developmental conditions. The temporal sampling theory has been proposed as a framework for such disorders. In this work, this theory is reviewed and analyzed from the aforementioned neuroconstructivism claims. DEVELOPMENT. The temporal sampling theory explains how atypicalities in the perception of the rise time acoustic parameter in the slowest temporal window of the auditory signal and, linked to this, potential atypicalities in the entrainment of the signal and the neural oscillations in the auditory cortex involve difficulties for language and music development. These atypicalities are linked to a different experience with the stimuli. In turn, the different experience derives from differences in rise time discrimination thresholds and in the received input that is related to this parameter.

CONCLUSIONS The temporal sampling theory offers an explanation that is consistent with the neuroconstructivism perspective. There is evidence of rise time perception difficulties and their relationship with language and music in children with developmental language disorder and/or dyslexia. Future studies should analyze the reach of this theory to explain language disorders in different developmental conditions.
KeywordsDomain relevanceLanguage disordersLow-level processesNeuroconstructivismRhythmTemporal sampling theory CategoriesTécnicas exploratorias
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Introducción


En la caracterización actual de los trastornos del lenguaje, se ha abandonado la polémica etiqueta referida a la especificidad. Se reconoce así, por un lado, que distintos tipos de condiciones evolutivas pueden coocurrir con un trastorno del lenguaje; por otro, que las alteraciones existentes no tienen por qué ceñirse al dominio lingüístico [1]. Este planteamiento es consistente con la visión neuroconstructivista de los trastornos del desarrollo, referente teórico en su estudio [2,3]. De acuerdo con dicha visión, trastornos con fenotipos diferentes pueden presentar alteraciones comunes, especialmente en momentos tempranos del desarrollo. Tales asociaciones se relacionarían con diferencias sutiles en ‘procesos de bajo nivel’ que irían teniendo un impacto en cascada sobre los dominios ‘para los que son relevantes’, pudiéndose originar fenotipos diferenciados como consecuencia del desarrollo y su carácter no lineal [4-6]. A lo largo del desarrollo, las funciones psicológicas irían emergiendo (también el lenguaje), produciéndose en ellas ‘variabilidad’ interindividual [3,7].

La aproximación neuroconstructivista a los trastornos del desarrollo, incluidos los del lenguaje, contrasta con la visión tradicional que describía el trastorno (específico) del lenguaje como resultado de un déficit de dominio específico en el procesamiento gramatical (véase, por ejemplo, Van der Lely et al [8]). Sin embargo, como distintos trabajos han puesto de manifiesto a lo largo de los años, las dificultades de las personas con este trastorno pueden abarcar otros elementos del lenguaje y no se ciñen únicamente a este dominio, y se extienden también a otros, como el del procesamiento musical, algo que ha contribuido a cuestionar la especificidad de la alteración [9,10]. Además, se han constatado similitudes en los perfiles de funcionamiento lingüístico de las personas con el trastorno y personas con otros desarrollos, como, por ejemplo, con síndrome de Down [11], lo que apoya la idea de que el trastorno del lenguaje puede producirse en condiciones de alteración evolutiva con etiologías diferentes [1]. En la actualidad, la teoría del muestreo temporal, también referida como perspectiva de jerarquía de fase de la modulación de la amplitud [12-16], está ofreciendo un marco de estudio de los trastornos del lenguaje que permite explicar estos dos tipos de datos, al tiempo que resulta coherente con el sistema clasificatorio vigente [1].

El objetivo de este trabajo es revisar dicha teoría, realizando un análisis de ella desde los postulados neuroconstructivistas anteriormente mencionados. En concreto, nos centraremos, en primer lugar, en el postulado neuroconstructivista según el cual, en los trastornos del desarrollo, la existencia de alteraciones en procesos de bajo nivel acarrea un impacto negativo en cascada sobre las funciones para las que tales procesos resultan relevantes [4-6]. En este sentido, explicaremos cómo la teoría del muestreo temporal relaciona la alteración en la percepción de un determinado parámetro acústico con la emergencia de dificultades en el lenguaje. Desde el neuroconstructivismo, se defiende, asimismo, que la variabilidad interindividual es una característica intrínseca al desarrollo, que se deriva de dos fuentes de variación: experiencias distintas vinculadas a la capacidad de procesamiento y/o al propio ambiente de desarrollo [3,7]. Por ello, analizaremos también las posibles fuentes de variación asociadas al proceso de bajo nivel que se destaca desde la teoría del muestreo temporal y expondremos la evidencia disponible al respecto. A continuación, abordaremos la perspectiva neuroconstructivista de relevancia de dominio [6] para explicar las dificultades musicales que se observan en personas con trastornos del lenguaje y presentaremos también las fuentes de variación al respecto. Por último, plantearemos algunas críticas a la teoría del muestreo temporal y las discutiremos desde la perspectiva neuroconstructivista adoptada. Indicaremos, además, posibles líneas de trabajo futuro.

Desarrollo


El procesamiento del lenguaje desde la teoría del muestreo temporal


La teoría del muestreo temporal referida al lenguaje parte del hecho de que la señal acústica del habla es la suma de distintas bandas de frecuencia que fluctúan en amplitud (o intensidad) a lo largo del tiempo [13]. Contiene así múltiples variaciones de energía (es decir, amplitud) rítmica en tasas anidadas a distinta velocidad, algo que se conoce como envolvente de la amplitud. La tasa más rápida corresponde al nivel de los fonemas, y cada uno de ellos se sucede cada 20-80 ms aproximadamente [17]. La siguiente tasa relevante con menor velocidad hace referencia al nivel silábico, en una ventana temporal de aproximadamente 200 ms en cualquier lengua [13]. En una tasa temporal aún más lenta se sitúa el nivel de las sílabas acentuadas dentro de la palabra, cada 500 ms aproximadamente [13]. Cada una de estas tasas queda identificada a través del denominado rise time o tiempo de ascenso necesario para alcanzar el pico de amplitud [15]. Mientras que la tasa más rápida corresponde al nivel segmental del habla, las tasas más lentas se refieren al nivel suprasegmental. Estas tasas más lentas son las responsables de la estructura prosódica y del ritmo de la señal del habla.

El ritmo es el elemento auditivo que se percibe más tempranamente en la ontogenia [18] y las tasas rítmicas más lentas son las que desempeñan, además, un papel fundamental en el procesamiento del habla. Esta aseveración parte del modelo de resolución multitemporal del procesamiento neural del habla [17,19]. Según este modelo, en la corteza auditiva se produce actividad neural espontánea con oscilaciones a distintas frecuencias que son ‘especialmente relevantes’ [17] para la decodificación de los distintos componentes de la señal lingüística. La banda delta (1-3 Hz) es crucial para el procesamiento del acento silábico de la palabra, la banda theta (4-8 Hz) para el procesamiento silábico y la banda gamma baja (30-50 Hz) para el procesamiento fonético [16,17,20]. Estas oscilaciones neurales interactúan con el input auditivo y se produce una alineación temporal de fase o acoplamiento que posibilita la percepción del habla [19]. Aunque en la edad adulta es la banda temporal correspondiente a las oscilaciones theta (nivel silábico) la que articula el procesamiento de la señal lingüística [17,19], en los primeros momentos del desarrollo prima la banda correspondiente a las oscilaciones delta, y el procesamiento del nivel del acento léxico constituye una piedra angular para el desarrollo fonológico y morfológico [14,16].

Cuando el tiempo de ascenso de la amplitud en las ventanas temporales lentas queda degradado en la señal lingüística, tanto la inteligibilidad del habla como el procesamiento neural del input auditivo se ven afectados [21]. En relación con ello, la teoría del muestreo temporal plantea que presentar umbrales más altos para la discriminación de este marcador acústico alterará el procesamiento del habla. Tales dificultades llevarían a que la información acústica se integre de una manera ‘sutilmente diferente’, y se formen así representaciones perceptivas atípicas que acabarán teniendo un ‘impacto en cascada’ sobre el desarrollo del lenguaje [16,20]. Por tanto, desde esta teoría, se destaca que la alteración en un proceso de bajo nivel acaba afectando al desarrollo de una función superior [22], una de las máximas de la visión neuroconstructivista de los trastornos del desarrollo.

Fuentes de variación en relación con la experiencia asociada al input del habla


Aplicando la visión neuroconstructivista a la teoría del muestreo temporal, se esperaría encontrar variabilidad en la experiencia relacionada con el proceso de bajo nivel referido. En efecto, se ha constatado la existencia de diferencias individuales en la capacidad de procesamiento del tiempo de ascenso de la amplitud, lo que generará experiencias distintas con los estímulos auditivos [23]. Estas diferencias individuales se relacionan con el desarrollo del lenguaje, tanto en el desarrollo típico como en niños con trastornos del lenguaje. Así, se ha observado que los umbrales de discriminación de este parámetro en el primer año de vida predicen el nivel de vocabulario a los 3 años en niños con desarrollo típico y con riesgo genético de presentar dislexia [24]. Más adelante, en la edad escolar, dichos umbrales predicen el rendimiento en tareas de discriminación de acento léxico, las cuales, a su vez, predicen el nivel de lenguaje alcanzado [12].

Cuando los umbrales de discriminación son excesivamente elevados y se supera el rango de variabilidad asociado al desarrollo típico, podrían presentarse trastornos del lenguaje, tanto oral como escrito [15]. Así, en distintas lenguas, se ha informado de umbrales más altos en niños con trastorno del desarrollo del lenguaje y/o con dislexia [12,20,25,26]. Además, en bebés con riesgo genético de presentar dislexia, el desarrollo de la percepción del tiempo de ascenso de la amplitud se ve enlentecido [24,27]. Aun cuando puedan no observarse diferencias en el plano conductual y/o las dificultades de discriminación hayan podido compensarse a lo largo del desarrollo [28], las alteraciones en el procesamiento neural pueden persistir, tanto en niños como en adultos con dislexia, hablantes nativos de idiomas diferentes (incluido el español) [29,30].

Otra fuente de variación interindividual deriva del tipo de input al que se está expuesto en el contexto social de desarrollo. Así, la experiencia con el lenguaje dependería de las características del tipo de habla que se recibe por parte de las figuras vinculares. El habla dirigida a los niños, es decir, el maternés, se caracteriza, interlingüísticamente por presentar rasgos prosódicos salientes que contrastan con los que se observan en el habla dirigida a los adultos, entre ellos, un mayor carácter tonal y rítmico [31]. Desde la teoría del muestreo temporal se destaca cómo, en el habla dirigida a los niños, la modulación de energía se ubica principalmente en las ventanas temporales más lentas, al presentar una alta proporción de sílabas acentuadas [32]. A su vez, el que las sílabas se acentúen más regularmente imprime su carácter rítmico al maternés, y esta cualidad haría especialmente destacable el parámetro acústico del tiempo de ascenso de la amplitud, fundamental para el desarrollo del lenguaje desde la teoría del muestreo temporal, como ya hemos mencionado [32]. El maternés facilita el procesamiento cortical de la señal del habla [33], además de estar asociado a otras habilidades lingüísticas y de constituir un importante medio de regulación atencional y emocional [34-38].

Por ello, cuando la cualidad del input que reciben los bebés resulta atípica, su experiencia con el lenguaje estará alterada. Las diferencias en el habla dirigida a los niños se han vinculado bien a características individuales del cuidador principal, bien a un intento en los padres por ajustar el input que producen a las características y necesidades del hijo [27]. El ejemplo más ilustrativo del primer escenario lo constituyen las madres que sufren depresión posparto, quienes producen un habla dirigida a sus hijos con características tonales menos marcadas, algo que afecta negativamente a la atención y al desarrollo del vocabulario en el niño [39]. Por el contrario, el bienestar emocional del cuidador principal constituye un factor de protección frente a los trastornos del lenguaje [40]. El segundo escenario se podría ver ejemplificado en las madres de bebés con alto riesgo genético de presentar trastorno del espectro del autismo, quienes prolongan durante más tiempo algunas de las características acústicas asociadas al maternés como recurso para captar la atención de sus hijos [41]. De forma similar, el menor nivel de desarrollo que los padres de niños mayores con síndrome de Down perciben en sus hijos les lleva a producir el habla dirigida a éstos con una mayor variabilidad tonal, lo que podría representar un elemento facilitador del desarrollo del lenguaje [38,42].

Relevancia de dominio del tiempo de ascenso de la amplitud: la teoría del muestreo temporal aplicada a la música


Desde el neuroconstructivismo se defiende una perspectiva de relevancia de dominio según la cual los procesos de bajo nivel pueden ser especialmente relevantes para el procesamiento de distintos dominios, sin ser, por tanto, dichos procesos específicos de un dominio concreto [4,6]. En este sentido, se ha de considerar que, en los estímulos musicales, los cambios en las ventanas temporales más lentas de la envolvente del sonido se asocian al ataque, el sostenimiento y la caída de las notas musicales [10,43], y el tiempo de ascenso de la amplitud resulta fundamental para la percepción del ritmo, del pulso (es decir, acentos) y de la métrica musical [10,43]. Si la ventana temporal lenta de aproximadamente 500 ms en el tiempo de ascenso de la amplitud corresponde, en el habla, al acento léxico, en música, hace referencia al pulso [44]. El procesamiento de un mismo parámetro resulta así relevante para dos dominios distintos.

Además, las oscilaciones neurales de la corteza auditiva en la banda de frecuencia delta canalizan el procesamiento del pulso. También aquí el tiempo de ascenso de la amplitud de las notas musicales hace que se produzca un acoplamiento entre el input auditivo musical y las oscilaciones neurales, algo que posibilita la percepción del pulso y de la métrica en la música [45-47].

Fuentes de variación en relación con la experiencia asociada al input musical


Ya hemos destacado la existencia de diferencias individuales en el proceso de bajo nivel objeto de interés desde la teoría del muestreo temporal, algo que resulta consistente con el marco neuroconstructivista. Acorde con la visión de relevancia de dominio explicada, distintos estudios han puesto de manifiesto cómo la existencia de diferencias individuales en los umbrales de discriminación del tiempo de ascenso de la amplitud se relaciona tanto con la sensibilidad para la percepción de la métrica como con la habilidad para seguir el pulso de forma síncrona a un estímulo musical [10,48]. Pero, cuando la percepción de este parámetro está significativamente alterada, como en los casos del trastorno del desarrollo del lenguaje y de la dislexia –como habíamos mencionado–, la experiencia con el input musical resulta atípica y el rendimiento en este mismo tipo de tareas musicales se ve afectado. Así, se ha puesto de manifiesto que niños con dichos trastornos obtienen resultados significativamente más bajos que sus iguales con desarrollo típico tanto en tareas de percepción como de sincronización a la métrica musical [10,49,50].

Ahora bien, la experiencia con los estímulos musicales no sólo depende de la capacidad de procesamiento individual, sino, también, del input al que está expuesto el niño, de manera similar a como veíamos en el caso del lenguaje. Al igual que los padres utilizan el registro del maternés para hablar con sus hijos, emplean también un registro especial cuando les cantan. El canto dirigido a los niños se caracteriza, en las distintas culturas, por tener un tono más elevado, un mayor carácter rítmico y repetitivo, y un tempo más lento [51]. Tales características (paralelas a las del habla dirigida a los niños) hacen que este tipo de estímulo sea especialmente atractivo para los bebés [52]. Contribuyen tanto a la comprensión de estructura musical como a facilitar el procesamiento de la información temporal [53]. Asimismo, de forma similar al maternés, las canciones dirigidas a los niños cumplen una función regulatoria atencional y emocional [54] y se asocian al desarrollo lingüístico del niño [55]. Desde la teoría del muestreo temporal, se destaca, además, cómo las canciones dirigidas a los niños presentan claves intensificadas vinculadas al tiempo de ascenso de la amplitud, al combinarse el pulso musical con la letra de la canción –y sus acentos– de forma rítmica [15].

Por todo ello, tal como mencionamos en relación con el habla dirigida a los niños, si las cualidades de las canciones dirigidas a los niños presentan atipicidad, esto alterará la experiencia con este tipo de estímulo, con un impacto potencial sobre el desarrollo. De nuevo aquí se han constatado alteraciones en las características de las canciones que dirigen a sus hijos las madres que sufren depresión. El tempo de sus canciones es significativamente más rápido, lo que se ha relacionado con la menor sensibilidad que presentan las madres que sufren este trastorno emocional para ajustarse a las necesidades del niño [56]. Como ya hemos mencionado, el hecho de que el niño presente un trastorno del desarrollo también puede llevar consigo que el input auditivo producido por los cuidadores principales sea diferente al que emiten los padres de los niños con desarrollo típico. Sin embargo, hasta la fecha, no parecen existir trabajos que hayan analizado esta cuestión.
 

Conclusiones


La teoría del muestreo temporal ofrece una explicación de las dificultades lingüísticas basada en la existencia de alteraciones en un proceso de bajo nivel que afectarían, en cascada, al desarrollo de los dominios para los que tal proceso resulta relevante. Como hemos defendido, resulta, por tanto, consistente con los postulados neuroconstructivistas y se alinea, además, con la visión actual de los trastornos del lenguaje [57-59]. A pesar de la importancia que se concede al efecto en cascada que la alteración sensorial tiene sobre el lenguaje, una de las críticas más importantes que se han hecho a la teoría del muestreo temporal es su falta de concreción en la definición de dichos efectos [60]. Si bien se defiende que la atipicidad perceptiva tendrá consecuencias negativas sobre la adquisición de la fonología y de la morfología [16], resultaría necesario precisar la naturaleza de las relaciones planteadas y, en definitiva, del impacto de la alteración sobre la percepción y la producción del lenguaje [60].

Como hemos expuesto, contamos con evidencias acerca de las alteraciones en la percepción del parámetro del tiempo de ascenso de la amplitud en niños con trastorno del desarrollo del lenguaje y/o con dislexia. No obstante, se ha de hacer notar que la evidencia acerca del impacto de dichas alteraciones proviene fundamentalmente de estudios correlacionales, algo que ha sido ampliamente criticado [60]. Aunque contamos con estudios longitudinales en los que se ha hecho evidente el valor predictivo de las alteraciones [12,24] –superándose así la crítica mencionada–, se requerirían más trabajos que contribuyesen a fortalecer las conclusiones que se derivan de ellos. Otra crítica realizada a la teoría del muestreo temporal es que apenas se ha analizado la fiabilidad de las tareas empleadas para evaluar la percepción del parámetro acústico de interés, junto con el hecho de que se observe gran variabilidad en el rendimiento de los participantes en estas tareas [60]. Asegurar la fiabilidad de las pruebas de evaluación resulta imprescindible. Ahora bien, el hecho de que se encuentre variabilidad en los umbrales de discriminación del tiempo de ascenso de la amplitud resultaría, desde el análisis neuroconstructivista que estamos realizando, una consecuencia natural del desarrollo, derivada de las fuentes de variación que hemos mencionado con anterioridad.

La teoría del muestreo temporal como marco para explicar los trastornos del lenguaje se apoya no sólo en la existencia de alteraciones perceptivas, sino también, en relación con ello, en la presencia de alteraciones en el acoplamiento entre las oscilaciones neurales espontáneas y las modulaciones de la energía del habla. No obstante, se ha de considerar que la evidencia disponible en cuanto a la alteración en el acoplamiento neural es todavía algo limitada, y los estudios se han centrado al respecto en niños con dislexia [16]. A diferencia de los modelos explicativos tradicionales en los que se trata de encontrar un déficit específico a un trastorno determinado [61], desde la visión neuroconstructivista se defiende la posibilidad de que existan alteraciones (similares o diferentes) en un mismo proceso en trastornos distintos [4-6]. De acuerdo con este postulado neuroconstructivista, desde la teoría del muestreo temporal se ha propuesto explícitamente el interés de que se estudien los procesos de bajo nivel señalados en otras condiciones evolutivas que puedan cursar con un trastorno del lenguaje, como, por ejemplo, podría ser el caso del trastorno del espectro del autismo [19]. Trabajos futuros deberían analizar la posible contribución de la teoría del muestreo temporal a la explicación de las alteraciones del lenguaje en distintos trastornos del desarrollo.

La propuesta explicativa de la teoría del muestreo temporal se basa en un proceso auditivo de bajo nivel. En este sentido, guarda similitud con otra teoría previamente planteada según la cual se defendía que los niños con trastorno (específico) del lenguaje se caracterizan por presentar problemas para el procesamiento de las características espectrotemporales finas del sonido que definen las transiciones de los formantes asociados a las consonantes (véase, por ejemplo, Tallal et al [62]). Aunque existe evidencia experimental al respecto, se han encontrado datos contradictorios [62,63], y se considera una alteración que no resulta necesaria para el desarrollo del trastorno [64]. Con la teoría del muestreo temporal se ha desplazado el foco de estudio desde el procesamiento de los patrones temporales rápidos asociados al componente segmental del lenguaje, al procesamiento auditivo relacionado con el componente suprasegmental (la estructura rítmica del lenguaje) [22]. Sin embargo, y a pesar de que se ha criticado que las dos teorías se planteen como competidoras [60], desde la teoría del muestreo temporal se admite la posibilidad de que las alteraciones en el procesamiento auditivo de la ventana temporal lenta de la envolvente de la amplitud coexistan con alteraciones para el procesamiento acústico en las ventanas más rápidas [20]. La afectación en el procesamiento de los parámetros acústicos de las distintas ventanas temporales anidadas dentro de la señal del habla implicaría una mayor gravedad del trastorno [12]. Esta aproximación también resulta consistente con la perspectiva neuroconstructivista aplicada a los trastornos del lenguaje, desde la que se asume una visión de complejidad en la que distintas alteraciones en los distintos niveles del sistema en desarrollo pueden interactuar [65].

En consonancia con esta perspectiva, la relevancia de dominio del parámetro acústico del tiempo de ascenso de la amplitud explica el que se puedan presentar simultáneamente problemas para el procesamiento del lenguaje y para el procesamiento de la música. En el caso del trastorno del desarrollo del lenguaje, el que se hayan constatado problemas para el procesamiento rítmico en el ámbito musical, como se viene destacando desde hace años [9], contribuye a avalar la retirada de la etiqueta clasificatoria de trastorno ‘específico’ del lenguaje. Por otro lado, dada la relevancia otorgada desde la teoría del muestreo temporal al canto dirigido a los niños y su vinculación no sólo con el desarrollo del procesamiento musical, sino también con el desarrollo del lenguaje [15,55], estudios futuros deberían ahondar en las características de este tipo especial de input que dirigen a sus hijos los padres de los niños con un trastorno del lenguaje. La relevancia del habla y del canto dirigido a los niños como fuente privilegiada de experiencia en el contexto de desarrollo social podría abrir la puerta a vías de intervención apoyadas en estos pilares, lo que representa otra importante línea de trabajo futuro.

 

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Temporal sampling theory applied to language disorders: an analysis from a neuroconstructivist perspective

Introduction. From a neuroconstructivism perspective, subtle atypicalities in low-level processes have a cascading impact on the domains for which these processes are relevant. Atypicalities in a given process contribute to accounting for the phenotype of different developmental disorders. According to current classification criteria, language disorders can occur in different developmental conditions. The temporal sampling theory has been proposed as a framework for such disorders. In this work, this theory is reviewed and analyzed from the aforementioned neuroconstructivism claims.

Development. The temporal sampling theory explains how atypicalities in the perception of the rise time acoustic parameter in the slowest temporal window of the auditory signal and, linked to this, potential atypicalities in the entrainment of the signal and the neural oscillations in the auditory cortex involve difficulties for language and music development. These atypicalities are linked to a different experience with the stimuli. In turn, the different experience derives from differences in rise time discrimination thresholds and in the received input that is related to this parameter.

Conclusions. The temporal sampling theory offers an explanation that is consistent with the neuroconstructivism perspective. There is evidence of rise time perception difficulties and their relationship with language and music in children with developmental language disorder and/or dyslexia. Future studies should analyze the reach of this theory to explain language disorders in different developmental conditions.

Key words. Domain relevance. Language disorders. Low-level processes. Neuroconstructivism. Rhythm. Temporal sampling theory.

 

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