Spatial language abilities and cognition across the adult lifespan and in early Alzheimer's disease

Abstract

Space constitutes one of the core framing structures of experience in the natural environment. Therefore, communicating spatial information with verbal means, such as locative relations between objects, is vital for numerous everyday activities and constitutes a core part of human linguistic communication. The present project aimed to 1) develop psychometrically sound measures assessing spatial language abilities, including naming static and dynamic spatial relations, memory for route- and survey-based descriptions, and comprehension of descriptions of locative relations under different spatial reference frames; 2) identify the trajectories of these spatial language abilities across the adult-lifespan and contrast them against trajectories of various (non-verbal) visuospatial and (non-spatial) verbal abilities; and 3) investigate spatial language abilities in individuals who are at an early stage of Alzheimer’s disease (AD), for the first time. Across a series of studies involving 160 adults aged between 18 and 85, we found comparable age-related declines in spatial language and visuospatial abilities, although their onset and magnitude depended on the type of subability examined. By contrast, verbal abilities remained well-preserved with increasing age. Moreover, performance in spatial language measures was found to discriminate mild AD patients and age-, education-, and gender-matched controls to a very high degree. The results of the present work have several theoretical and practical implications, as they 1) establish the test-retest reliability, and the concurrent, construct and discriminative validity of the newly-developed spatial language measures; 2) reveal a number of divergent and convergent domain-specific cognitive changes across the adult-lifespan; 3) extend the large existing literature on the detrimental (a)typical ageing effects on visuospatial cognition by demonstrating that spatial processing is also compromised when assessed through language; and 4) suggest that language- and perception-based representations of space are underpinned by comparable cognitive operations and supported by overlapping neural networks that are particularly sensitive to ageing effects.

Ο χώρος συνιστά μια από τις βασικότερες δομές πλαισίωσης της εμπειρίας στο φυσικό περιβάλλον. Επομένως, η λεκτική επικοινωνία χωρικών πληροφοριών (όπως χωρικές σχέσεις μεταξύ αντικειμένων) είναι ζωτικής σημασίας για πολλές καθημερινές δραστηριότητες και αποτελεί δομικό τμήμα της ανθρώπινης γλωσσικής επικοινωνίας. Ένας από τους σκοπούς του παρόντος ερευνητικού έργου ήταν η ανάπτυξη και η ψυχομετρική στάθμιση νέων νευροψυχολογικών δοκιμασιών αξιολόγησης δεξιοτήτων χωρικής γλώσσας, όπως η κατονομασία στατικών και δυναμικών χωρικών σχέσεων, η μνήμη χωρικών περιγραφών διαδρομής και τοπογραφίας, και η κατανόηση χωρικών σχέσεων υπό διαφορετικά χωρικά πλαίσια αναφοράς. Δεύτερον, διερευνήθηκαν οι πορείες εξέλιξης των ανωτέρω δεξιοτήτων χωρικής γλώσσας καθ’ όλη τη διάρκεια του ενήλικου βίου και συγκρίθηκαν με τις πορείες εξέλιξης διάφορων (μη λεκτικών) οπτικοχωρικών αλλά και (μη χωρικών) λεκτικών δεξιοτήτων. Τρίτον, εξετάστηκαν οι δεξιότητες χωρικής γλώσσας σε ασθενείς στα αρχικά στάδια της νόσου Alzheimer. Σε μία σειρά μελετών με 160 συμμετέχοντες ηλικίας 18 έως 85 ετών, βρέθηκαν συγκρίσιμα ελλείμματα στις οπτικοχωρικές ικανότητες και στις δεξιότητες χωρικής γλώσσας λόγω αυξανόμενης ηλικίας, αν και η έναρξη και το μέγεθος της εξασθένησης διέφερε ανάλογα με την εξεταζόμενη υπολειτουργία, ενώ, αντίθετα, οι (μη χωρικές) λεκτικές ικανότητες δεν εξασθένησαν με την πάροδο της ηλικίας. Επιπρόσθετα, βρέθηκε ότι οι νέες δοκιμασίες χωρικής γλώσσας είχαν άριστη διαγνωστική ακρίβεια διάκρισης ασθενών με ήπια άνοια από νοητικά υγιείς ενήλικες. Τα ευρήματα της παρούσας μελέτης παρέχουν πολλές θεωρητικές, πρακτικές και κλινικές προεκτάσεις. Αρχικά, επιβεβαιώθηκε η διακριτική καθώς και η δομική, συγκλίνουσα και αποκλίνουσα εγκυρότητα των νέων δοκιμασιών χωρικής γλώσσας, αλλά και η αξιοπιστία ελέγχου-επανελέγχου αυτών των δοκιμασιών. Επιπλέον, αποκαλύφθηκαν συγκλίνουσες και αποκλίνουσες γνωστικές αλλαγές κατά τη διάρκεια του ενήλικου βίου που διαφοροποιούνται ανάλογα τον τομέα γνωστικής λειτουργίας, με εξασθένηση των μη-λεκτικών οπτικοχωρικών λειτουργιών αλλά και των ικανοτήτων επεξεργασίας οπτικοχωρικών πληροφοριών μέσω της γλώσσας. Τέλος, τα ευρήματα υποστηρίζουν ότι οι αναπαραστάσεις χώρου που αποκτούνται είτε μέσω οπτικής αντίληψης είτε μέσω λεκτικών μέσων καθορίζονται από παρόμοιους γνωστικούς μηχανισμούς και υποστηρίζονται από κοινά νευρωνικά δίκτυα, τα οποία είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα σε επιδράσεις ηλικίας και στα πρώιμα στάδια της νόσου Alzheimer.