Paula J. Lissón Hernández

• It is well-known that individuals with aphasia (IWA) have difficulties understanding sentences that involve non-adjacent dependencies, such as object relative clauses or passives (Caplan, Baker, & Dehaut, 1985; Caramazza & Zurif, 1976). A large body of research supports the view that IWA’s grammatical system is intact, and that comprehension difficulties in aphasia are caused by a processing deficit, such as a delay in lexical access and/or in syntactic structure building (e.g., Burkhardt, Piñango, & Wong, 2003; Caplan, Michaud, & Hufford, 2015; Caplan, Waters, DeDe, Michaud, & Reddy, 2007; Ferrill, Love, Walenski, & Shapiro, 2012; Hanne, Burchert, De Bleser, & Vasishth, 2015; Love, Swinney, Walenski, & Zurif, 2008). The main goal of this dissertation is to computationally investigate the processing sources of comprehension impairments in sentence processing in aphasia. In this work, prominent theories of processing deficits coming from the aphasia literature are implemented within two cognitive models of sentence processing –theIt is well-known that individuals with aphasia (IWA) have difficulties understanding sentences that involve non-adjacent dependencies, such as object relative clauses or passives (Caplan, Baker, & Dehaut, 1985; Caramazza & Zurif, 1976). A large body of research supports the view that IWA’s grammatical system is intact, and that comprehension difficulties in aphasia are caused by a processing deficit, such as a delay in lexical access and/or in syntactic structure building (e.g., Burkhardt, Piñango, & Wong, 2003; Caplan, Michaud, & Hufford, 2015; Caplan, Waters, DeDe, Michaud, & Reddy, 2007; Ferrill, Love, Walenski, & Shapiro, 2012; Hanne, Burchert, De Bleser, & Vasishth, 2015; Love, Swinney, Walenski, & Zurif, 2008). The main goal of this dissertation is to computationally investigate the processing sources of comprehension impairments in sentence processing in aphasia. In this work, prominent theories of processing deficits coming from the aphasia literature are implemented within two cognitive models of sentence processing –the activation-based model (Lewis & Vasishth, 2005) and the direct-access model (McEl- ree, 2000)–. These models are two different expressions of the cue-based retrieval theory (Lewis, Vasishth, & Van Dyke, 2006), which posits that sentence processing is the result of a series of iterative retrievals from memory. These two models have been widely used to account for sentence processing in unimpaired populations in multiple languages and linguistic constructions, sometimes interchangeably (Parker, Shvarts- man, & Van Dyke, 2017). However, Nicenboim and Vasishth (2018) showed that when both models are implemented in the same framework and fitted to the same data, the models yield different results, because the models assume different data- generating processes. Specifically, the models hold different assumptions regarding the retrieval latencies. The second goal of this dissertation is to compare these two models of cue-based retrieval, using data from individuals with aphasia and control participants. We seek to answer the following question: Which retrieval mechanism is more likely to mediate sentence comprehension? We model 4 subsets of existing data: Relative clauses in English and German; and control structures and pronoun resolution in German. The online data come from either self-paced listening experiments, or visual-world eye-tracking experiments. The offline data come from a complementary sentence-picture matching task performed at the end of the trial in both types of experiments. The two competing models of retrieval are implemented in the Bayesian framework, following Nicenboim and Vasishth (2018). In addition, we present a modified version of the direct-acess model that – we argue – is more suitable for individuals with aphasia. This dissertation presents a systematic approach to implement and test verbally- stated theories of comprehension deficits in aphasia within cognitive models of sen- tence processing. The conclusions drawn from this work are that (a) the original direct-access model (as implemented here) cannot account for the full pattern of data from individuals with aphasia because it cannot account for slow misinterpretations; and (b) an activation-based model of retrieval can account for sentence comprehension deficits in individuals with aphasia by assuming a delay in syntactic structure building, and noise in the processing system. The overall pattern of results support an activation-based mechanism of memory retrieval, in which a combination of processing deficits, namely slow syntax and intermittent deficiencies, cause comprehension difficulties in individuals with aphasia.…
• Es ist allgemein bekannt, dass Menschen mit Aphasie (PmA) Verständnisschwierigkeiten bei Sätzen haben, die nicht zusammenhängende Abhängigkeiten, wie z.B. Objektrelativsätze oder Passive, enthalten (Caplan, Baker, & Dehaut, 1985; Caramazza & Zurif, 1976). Ein Großteil der Forschung unterstützt dabei die Ansicht, dass das grammatikalische System von Personen mit Aphasie (PmA) intakt ist und dass die Verständnisschwierigkeiten bei Aphasie durch ein Verarbeitungsdefizit, wie z.B. einer Verzögerung beim lexikalischen Zugriff und/oder beim syntaktischen Strukturaufbau, verursacht werden (siehe, Burkhardt, Pin˜ango, & Wong, 2003; Caplan, Michaud, & Hufford, 2015; Caplan, Waters, DeDe, Michaud, & Reddy, 2007; Ferrill, Love, Walenski, & Shapiro, 2012; Hanne, Burchert, De Bleser, & Vasishth, 2015; Love, Swinney, Walenski, & Zurif, 2008). Das wesentliche Ziel dieser Dissertation ist deshalb die rechnergestützte Untersuchung der Verarbeitungsquellen von Verständnisstörungen bei der Satzverarbeitung bei Aphasie. In dieser Arbeit werdenEs ist allgemein bekannt, dass Menschen mit Aphasie (PmA) Verständnisschwierigkeiten bei Sätzen haben, die nicht zusammenhängende Abhängigkeiten, wie z.B. Objektrelativsätze oder Passive, enthalten (Caplan, Baker, & Dehaut, 1985; Caramazza & Zurif, 1976). Ein Großteil der Forschung unterstützt dabei die Ansicht, dass das grammatikalische System von Personen mit Aphasie (PmA) intakt ist und dass die Verständnisschwierigkeiten bei Aphasie durch ein Verarbeitungsdefizit, wie z.B. einer Verzögerung beim lexikalischen Zugriff und/oder beim syntaktischen Strukturaufbau, verursacht werden (siehe, Burkhardt, Pin˜ango, & Wong, 2003; Caplan, Michaud, & Hufford, 2015; Caplan, Waters, DeDe, Michaud, & Reddy, 2007; Ferrill, Love, Walenski, & Shapiro, 2012; Hanne, Burchert, De Bleser, & Vasishth, 2015; Love, Swinney, Walenski, & Zurif, 2008). Das wesentliche Ziel dieser Dissertation ist deshalb die rechnergestützte Untersuchung der Verarbeitungsquellen von Verständnisstörungen bei der Satzverarbeitung bei Aphasie. In dieser Arbeit werden bekannte Theorien der Verarbeitungsdefizite aus der Literatur über Aphasie mit zwei kognitiven Modellen der Satzverarbeitung verbunden, dem activation-based Modell (Lewis & Vasishth, 2005) und dem direct-acces Modell (McElree, 2000). Beide Modelle sind zwei verschiedene Ausprägungen der cue-based retrieval Theorie (Lewis, Vasishth, & Van Dyke, 2006), die annimmt, dass die Satzverarbeitung das Ergenis einer Reihe iterativer Abrufe aus dem Gedächtnis ist. Diese beiden Modelle wurden häufig und vereinzelt austauschbar verwendet, um die Satzverarbeitung in nicht beeinträchtigten Populationen in mehreren Sprachen und sprachlichen Konstruktionen zu erklären (Parker, Shvartsman, & Van Dyke, 2017). Allerdings konnten sowohl Nicenboim als auch Vasishth (2018) zeigen, dass wenn beide Modelle im gleichen Framework implementiert und an die gleichen Daten angepasst werden, die Modelle verschiedene Ergebnisse ergaben, weil die Modelle abweichende Prozesse in der Generierung der Daten annahmen. Insbesondere enthalten die Modelle unterschiedliche Annahmen bezüglich der Abruf-Latenzen. Das zweite Ziel dieser Dissertation ist der Vergleich der beiden Stichwort Abruf basierten Modelle unter Verwendung von Daten von Individuen mit Aphasie und einer Kontrollgruppe. Wir versuchen dabei die folgenden Fragen zu beantworten: Welcher Abrufmechanismus vermittelt eher das Satzverständnis? Wir modellieren 4 Untergruppen von existierenden Daten: Relativsätze in Englisch und Deutsch; und Kontrollstrukturen und Pronomenauflösung im Deutschen. Die Online-Daten entstammen entweder Hörexperimenten in eigenem Tempo oder Eye-Tracking-Experimenten der visuellen Welt. Die Offline-Daten kommen aus einem am Ende beider Versuche durchgeführten ergänzenden Satz-Bild-Matching-Aufgabe. Die sich gegenüberstehenden Abruf-Modelle werden in einem Bayesian Framework nach Nicemboim und Vasishth (2018) implementiert. Darüber hinaus stellen wir ein verändertes direct-access Modell vor, welches, gemäß unserer Argumentation, besser für Menschen mit Aphasie geeignet ist. Diese Dissertation präsentiert ein systematisches Vorgehen zur Implementierung und verbalem Testen bestehender Theorien von Verständnisdefiziten bei Aphasie mittels kognitiver Modelle der Satzverarbeitung. Aus dieser Arbeit ergeben sich folgende Schlussfolgerungen: Das hier verwendete ursprüngliche direct-access Modell kann nicht das ganze Daten-Muster von PmA erklären, da es langsame Fehlinterpretationen nicht abdecken kann; und das activation-based Modell kann Satzverständnisschwierigkeiten von PmA durch Annahme von Verzögerungen in der Bildung syntaktischer Strukturen und Rauschen im Verarbeitungssystem berücksichtigen. Insgesamt weist das Muster der Ergebnisse auf einen Aktivierungsbasierten Mechanismus des Abrufs von Erinnerungen hin, bei dem eine Kombination aus Verarbeitungsdefiziten (namentlich langsame Syntax und intermittierende Schwierigkeiten) Verständnisschwierigkeiten bei PmA verursacht.…