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The present dissertation investigates changes in lingual coarticulation across childhood in German-speaking children from three to nine years of age and adults. Coarticulation refers to the mismatch between the abstract phonological units and their seemingly commingled realization in continuous speech. Being a process at the intersection of phonology and phonetics, addressing its changes across childhood allows for insights in speech motor as well as phonological developments. Because specific predictions for changes in coarticulation across childhood can be derived from existing speech production models, investigating children’s coarticulatory patterns can help us model human speech production.
While coarticulatory changes may shed light on some of the central questions of speech production development, previous studies on the topic were sparse and presented a puzzling picture of conflicting findings. One of the reasons for this lack is the difficulty in articulatory data acquisition in a young population. Within the research program this dissertation is embedded in, we accepted this challenge and successfully set up the hitherto largest corpus of articulatory data from children using ultrasound tongue imaging. In contrast to earlier studies, a high number of participants in tight age cohorts across a wide age range and a thoroughly controlled set of pseudowords allowed for statistically powerful investigations of a process known as variable and complicated to track.
The specific focus of my studies is on lingual vocalic coarticulation as measured in the horizontal position of the highest point of the tongue dorsum. Based on three studies on a) anticipatory coarticulation towards the left, b) carryover coarticulation towards the right side of the utterance, and c) anticipatory coarticulatory extent in repeated versus read aloud speech, I deduct the following main theses:
1. Maturing speech motor control is responsible for some developmental changes in coarticulation.
2. Coarticulation can be modeled as the coproduction of articulatory gestures.
3. The developmental change in coarticulation results from a decrease of vocalic activation width.
In der vorliegenden Arbeit wird eine Studie zum mentalen Lexikon bei Kindern mit Williams-Beuren-Syndrom (WBS) präsentiert. Das Lexikon junger WBS-Kinder entwickelt sich verzögert (Mervis & Robinson, 2000). Trotzdem gilt das Lexikon jugendlicher WBS-Probanden im Vergleich zu Probanden mit anderen Syndromen als elaboriert (Wang et al. 1995). Dies könnte auf sich spät entwickelnde Sprachfähigkeiten hindeuten. Es wird vermutet, dass ab 11 Jahren Veränderungen stattfinden, durch die das typische Profil des WBS erst entsteht (Rossen et al. 1996). Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, sich der Aufholphase zu nähern, indem die lexikalischen Fähigkeiten vor dem kritischen Alter untersucht werden. Dazu werden zwei lexical constraints untersucht, die Markman (1989) für den ungestörten Lexikonerwerb postuliert. Whole object constraint (WOC): Das Kind nimmt an, dass sich ein unfamiliäres Wort auf ein ganzes Objekt bezieht. Mutual exclusivity constraint (MEC): Das Kind nimmt eine beidseitig exklusive Beziehung zwischen Wortform und Referenten an. Zum WBS gibt es eine einzige Studie zu den constraints (Stevens & Karmiloff-Smith 1997). Die WBS-Probanden sind zu alt (7;5 bis 31;5), um Aussagen über die Sprachfähigkeiten in der Zeit des Spurts machen zu können. Markman postuliert die constraints als Teil des universalen Wissens von Kindern. Dementsprechend ist die Hypothese, dass die constraints auch bei WBS-Kindern aktiv sind und in experimentellen Situationen zur Anwendung kommen. Zentral für die Hypothese ist die Untersuchung von Vorschulalkindern. Es werden 5 WBS-Kinder (3;2-7;0) und 98 chronologisch gematchte Kontrollkinder im WOC bzw. 97 im MEC untersucht. Es wird jeweils ein Versuch zum WOC (n=9) und zum MEC (n=12) durchgeführt. Beim WOC-Versuch wählen WBS-Kinder und Kontrollkinder am häufigsten das Zielitem. Die WBS-Kinder wählen häufig das Teilablenkerbild. Im Einzelfallvergleich sind 4 der 5 WBS-Kinder im Vergleich zu ihrer Kontrollgruppe auffällig. Im MEC-Versuch zeigen die ungestörten Kinder signifikant häufiger auf das Bild mit dem phonologischen Ablenker als die WBS-Kinder. In der Einzelfallanalyse liegen 4 von 5 WBS-Kindern bei der Auswahl des Zielitems oberhalb des Mittelwertes ihrer Kontrollgruppe. Insgesamt ergeben sich durch das Verhalten der WBS-Kinder in den Versuchen eher Hinweise auf defizitäre perzeptuelle Einflüsse auf die Anwendung der lexikalischen constraints als auf ihr Fehlen. Als Ursache für das Verhalten der WBS-Kinder wird die Detailpräferenzhypothese postuliert. Majerus et al.s (2003)Hypothese wird um die visuelle Verarbeitung erweitert. Diese findet lokal statt und kann nur bedingt Gattungsbegriffe aufbauen. Den überspezifizierten Wortformen stehen Teilrepräsentationen gegenüber. Die entstehenden semantischen Repräsentationen sind an konkreten Erfahrungen orientiert und verbleiben auf einer überspezifizierten Form. Mit der Hypothese der generellen Detailpräferenz wird zum ersten Mal eine einheitliche Wurzel für das Verhalten von WBS-Kindern im Vorschulalter in verschiedenen psychologischen Fakultäten aufgestellt. Majerus, S., Van der Linden, M., Mulder, L., Meulemans, T., & Peters, F. (2003). Verbal short-term memory reflects the sublexical organization of the phonological language network: evidence from an incidental phonotactic learning paradigm. Journal of Memory and Language, 51, 297-306. Markman, E. (1989). Categorization and naming in children. Cambridge MA: MIT Press. Mervis, C. B. & Robinson, B. F. (2000). Expressive vocabulary ability of toddlers with Williams syndrome or Down syndrome: a comparison. Developmental Neuropsychology, 17, 11-126. Rossen, M., Klima, E., Bellugi, U., Bihrle, A., & Jones, W. (1996). Interaction between language and cognition: evidence from Williams syndrome. In J. H. Beitchman, N. Cohen, M. Konstantareas, & R. Tannock (Eds.), Language, learning and behavior disorders: developmental, biological, and clinical perspectives. (367-392). New York: Cambridge University Press. Stevens, T. & Karmiloff-Smith, A. (1997). Word learning in a special population: do individuals with Williams syndrome obey lexical constraints? Journal of Child Language, 24, 737-765. Wang, P. P., Doherty, S., Rourke, S. B., & Bellugi, U. (1995). Unique profile of visuo-perceptual skills in a genetic syndrome. Brain and Cognition, 29, 54-65.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Rolle von Konkordanzmarkierungen innerhalb einer Phrase für die Segmentierung eines fremden Sprachstroms. Das Merkmal der Konkordanz tritt auf, wenn alle Bestandteile einer Phrase gleichermaßen durch eine identische Markierung gekennzeichnet sind (z. B. los muchachos ricosSpanisch = die reichen Männer). Da diese wiederkehrenden Markierungen zumeist aus Affixen bestehen, kann Konkordanz als ein Sonderfall der Flexionsmorphologie betrachtet werden. Es wurde untersucht, ob die formale Korrespondenz zwischen den Bestandteilen konkordanter Phrasen als Hinweis auf die Grenzen der linguistisch relevanten Einheit Phrase im Spracherwerb fungieren kann. Zusätzlich wird auf das Zusammenspiel einzelner Hinweisreize untereinander eingegangen. Mit Kindern im Alter von zehn Monaten wurden vier Experimente mit dem Headturn Preference Paradigma (Jusczyk & Aslin, 1995) durchgeführt. Es wurde zunächst bei deutschen und englischen Kleinkindern untersucht, ob sie sensibel für gleich bleibende Suffixe innerhalb einer Phrase sind und diese für die Segmentierung nutzen können. Außerdem wurde das Zusammenspiel der Hinweise Konkordanz und Prosodie bei der Auffindung von Phrasengrenzen betrachtet. Es zeigte sich, dass deutsche Kinder in besonderer Weise auf konkordante Markierungen reagieren. Neben einer Sensitivität für Konkordanzmarkierungen zeigte das Ergebnis der deutschen Kinder auch, dass sie Flexionssuffixe im Deutschen bereits im Sprachstrom bemerken können. Ein solches Ergebnismuster ließ sich bei den Englisch lernenden Kindern nicht beobachten. Verschiedene Erklärungsmöglichkeiten für diesen Unterschied werden erläutert. Insgesamt weisen die Daten aus den Kindersprachexperimenten darauf hin, dass bereits im Alter von zehn Monaten bei Kindern eine Sensibilität für wiederholt in ähnlicher / gleicher Form auftretende sprachliche Elemente innerhalb der Domäne der Phrase vorhanden ist. Außerdem lassen die Resultate darauf schließen, dass Konkordanzmarkierungen bereits früh zur Segmentierung von kontinuierlicher Sprache verwendet werden. Diese Leistung steht in Zusammenhang mit der Beachtung von statistischen Regularitäten im Sprachstrom. Untersuchungen dazu zeigen, dass m. H. statistischer Lernmechanismen wiederkehrende Elemente im Sprachstrom erkannt werden können (Bonatti, Peña, Nespor, & Mehler, 2005; Newport & Aslin, 2004; Saffran, 2001; Saffran, Aslin & Newport, 1996). Anscheinend ist das Auftreten identischer Segmente innerhalb einer relativ kleinen Domäne im Sprachstrom für Lerner ein hervorstechendes Merkmal, das dazu beiträgt, diese Domäne aus dem Signal hervorzuheben und somit die Segmentierung des Sprachstroms in kleinere Anteile zu unterstützen. Neben den Untersuchungen mit den Kleinkindern wurden zusätzlich drei Reaktionszeitexperimente mit deutschen und englischen Erwachsenen zur Rolle von Konkordanzmarkierungen bei der Verarbeitung der Fremdsprachen Spanisch, Suaheli und (für die englischen Probanden) Deutsch durchgeführt. Das erste Experiment befasste sich mit der Stimulussprache Spanisch, in der es bei Konkordanz zum mehrfachen Auftreten von identischen Suffixen mit Vollvokalen kommt. Dabei war zu beobachten, dass deutsche und englische Muttersprachler die zu erinnernden Phrasen besser in einem kontinuierlichen spanischen Sprachstrom wieder erkannten, wenn die kritischen Phrasen konkordant waren, als wenn sie nicht konkordant waren. Das zweite Experiment verwendete die Stimulussprache Suaheli (konkordante vs. nicht konkordante Präfixe). Dabei zeigte sich ein solches Muster ausschließlich bei den englischen Muttersprachlern. Das dritte Experiment untersuchte englische Muttersprachler mit deutschem Stimulusmaterial, wobei Konkordanz durch Suffixe markiert wird, die aus einer Schwa-Silbe bestehen. Hier ergab sich kein Hinweis für eine Nutzung konkordanter Markierungen bei der Erkennung von Phrasen. Als Grund dafür wird die reduzierte Vokalqualität angenommen, die Schwa-Silben u.U. schwerer wahrnehmbar macht als Vollvokalsilben (z.B. Widera & Portele, 1999; Goméz Lacabex, García Lecumberri, & Cooke, 2005). Es werden weitere Erklärungshypothesen bzgl. der Ergebnisunterschiede bei deutschen und englischen Muttersprachlern beschrieben, die auch auf den Unterschied zwischen der Verarbeitung von konkordanten Suffixen vs. Präfixen eingehen. Zusätzlich erfolgt eine Diskussion der Ergebnisse vor dem Hintergrund von Annahmen über Arten von (nicht-)sprachlichen Ähnlichkeiten und ihren Einfluss auf die Wahrnehmung von ähnlichen Elementen. Die vorliegenden Daten stützen die Annahme von Morgan (1986), dass der Input für einen Sprachlerner bereits zahlreiche Hinweise über die Struktur der jeweiligen Sprache enthält. Sowohl Kleinkinder als auch erwachsene Sprachlerner scheinen für einen beachtlichen Teil dieser Hinweisreize sensibel zu sein. Die bislang kaum beachteten konkordante Markierungen innerhalb von Phrasen scheinen zumindest einen Teil dieser Hinweisreize auszumachen.
Early sensitivity to prosodic phrase boundary cues: Behavioral evidence from German-learning infants
(2023)
This dissertation seeks to shed light on the relation of phrasal prosody and developmental speech perception in German-learning infants. Three independent empirical studies explore the role of acoustic correlates of major prosodic boundaries, specifically pitch change, final lengthening, and pause, in infant boundary perception. Moreover, it was examined whether the sensitivity to prosodic phrase boundary markings changes during the first year of life as a result of perceptual attunement to the ambient language (Aslin & Pisoni, 1980).
Using the headturn preference procedure six- and eight-month-old monolingual German-learning infants were tested on their discrimination of two different prosodic groupings of the same list of coordinated names either with or without an internal IPB after the second name, that is, [Moni und Lilli] [und Manu] or [Moni und Lilli und Manu]. The boundary marking was systematically varied with respect to single prosodic cues or specific cue combinations.
Results revealed that six- and eight-month-old German-learning infants successfully detect the internal prosodic boundary when it is signaled by all the three main boundary cues pitch change, final lengthening, and pause. For eight-, but not for six-month-olds, the combination of pitch change and final lengthening, without the occurrence of a pause, is sufficient. This mirrors an adult-like perception by eight-months (Holzgrefe-Lang et al., 2016). Six-month-olds detect a prosodic phrase boundary signaled by final lengthening and pause. The findings suggest a developmental change in German prosodic boundary cue perception from a strong reliance on the pause cue at six months to a differentiated sensitivity to the more subtle cues pitch change and final lengthening at eight months. Neither for six- nor for eight-month-olds the occurrence of pitch change or final lengthening as single cues is sufficient, similar to what has been observed for adult speakers of German (Holzgrefe-Lang et al., 2016).
The present dissertation provides new scientific knowledge on infants’ sensitivity to individual prosodic phrase boundary cues in the first year of life. Methodologically, the studies are pathbreaking since they used exactly the same stimulus materials – phonologically thoroughly controlled lists of names – that have also been used with adults (Holzgrefe-Lang et al., 2016) and with infants in a neurophysiological paradigm (Holzgrefe-Lang, Wellmann, Höhle, & Wartenburger, 2018), allowing for comparisons across age (six/ eight months and adults) and method (behavioral vs. neurophysiological methods). Moreover, materials are suited to be transferred to other languages allowing for a crosslinguistic comparison. Taken together with a study with similar French materials (van Ommen et al., 2020) the observed change in sensitivity in German-learning infants can be interpreted as a language-specific one, from an initial language-general processing mechanism that primarily focuses on the presence of pauses to a language-specific processing that takes into account prosodic properties available in the ambient language. The developmental pattern is discussed as an interplay of acoustic salience, prosodic typology (prosodic regularity) and cue reliability.
Die Studie untersucht den Erwerb der frühen Verbmorphologie im Estnischen. Als Datengrundlage der Arbeit dienen Spontansprachaufnahmen von 10 estnischsprachigen Kindern im Alter zwischen 10 und 32 Monaten. Die Studie versucht eine detaillierte Analyse des Erwerbs des estnischsprachigen Verbmorphologie vorzunehmen. Dabei werden die aufeinander folgenden Entwicklungsstadien, ihre ungefähren Altersgrenzen, sowie Erwerbsreihenfolge dargestellt und mit typologisch unterschiedlichen Sprachen verglichen.
Neben der Frequenz eines cues ist es dessen Zuverlässigkeit, die Kindern hilft, die an sie gerichtete Sprache zu segmentieren, Worteinheiten zu erkennen sowie diese syntaktisch zu kategorisieren. Im Deutschen weist die Subsilbe „Langvokal+Konsonant+/t/“ (z.B. in fehlt, wohnt) zuverlässig auf eine -t-flektierte Verbform hin. Die in kindgerichteter Sprache höher frequente Subsilbe „Kurzvokal+Konsonant+/t/“ (z.B. in Feld, Hemd, fällt, rund) gibt hingegen keinen derartig eindeutigen Hinweis. Es wurde der Frage nachgegangen, inwiefern diese unterschiedlichen Zuverlässigkeiten und Frequenzen der Subsilben auf die Nomen-, Verb- und Verbflexionsverarbeitung einwirken. Drei Altersgruppen wurden untersucht: achtzehn Monate alte Kinder, drei- bis fünfjährige sprachunauffällige und -auffällige Kinder sowie erwachsene Sprecher. Einflüsse der unterschiedlichen Zuverlässigkeiten und Frequenzen der ausgewählten Subsilben konnten für alle Probandengruppen gefunden werden. Die Subsilbe stellt damit eine linguistische Größe dar, die in der frühen Sprachwahrnehmung als cue dienen sowie die Sprachverarbeitung Erwachsener lenken kann und auch für die Sprachdiagnostik und -therapie sprachauffälliger Kinder berücksichtigt werden sollte.
This dissertation examines the impact of the type of referring expression on the acquisition of word order variation in German-speaking preschoolers. A puzzle in the area of language acquisition concerns the production-comprehension asymmetry for non-canonical sentences like "Den Affen fängt die Kuh." (“The monkey, the cow chases.”), that is, preschoolers usually have difficulties in accurately understanding non-canonical sentences approximately until age six (e.g., Dittmar et al., 2008) although they produce non-canonical sentences already around age three (e.g., Poeppel & Wexler, 1993; Weissenborn, 1990). This dissertation investigated the production and comprehension of non-canonical sentences to address this issue.
Three corpus analyses were conducted to investigate the impact of givenness, topic status and the type of referring expression on word order in the spontaneous speech of two- to four-year-olds and the child-directed speech produced by their mothers. The positioning of the direct object in ditransitive sentences was examined; in particular, sentences in which the direct object occurred before or after the indirect object in the sentence-medial positions and sentences in which it occurred in the sentence-initial position. The results reveal similar ordering patterns for children and adults. Word order variation was to a large extent predictable from the type of referring expression, especially with respect to the word order involving the sentence-medial positions. Information structure (e.g., topic status) had an additional impact only on word order variation that involved the sentence-initial position.
Two comprehension experiments were conducted to investigate whether the type of referring expression and topic status influences the comprehension of non-canonical transitive sentences in four- and five-year-olds. In the first experiment, the topic status of the one of the sentential arguments was established via a preceding context sentence, and in the second experiment, the type of referring expression for the sentential arguments was additionally manipulated by using either a full lexical noun phrase (NP) or a personal pronoun. The results demonstrate that children’s comprehension of non-canonical sentences improved when the topic argument was realized as a personal pronoun and this improvement was independent of the grammatical role of the arguments. However, children’s comprehension was not improved when the topic argument was realized as a lexical NP.
In sum, the results of both production and comprehension studies support the view that referring expressions may be seen as a sentence-level cue to word order and to the information status of the sentential arguments. The results highlight the important role of the type of referring expression on the acquisition of word order variation and indicate that the production-comprehension asymmetry is reduced when the type of referring expression is considered.
Prosody is a rich source of information that heavily supports spoken language comprehension. In particular, prosodic phrase boundaries divide the continuous speech stream into chunks reflecting the semantic and syntactic structure of an utterance. This chunking or prosodic phrasing plays a critical role in both spoken language processing and language acquisition. Aiming at a better understanding of the underlying processing mechanisms and their acquisition, the present work investigates factors that influence prosodic phrase boundary perception in adults and infants. Using the event-related potential (ERP) technique, three experimental studies examined the role of prosodic context (i.e., phrase length) in German phrase boundary perception and of the main prosodic boundary cues, namely pitch change, final lengthening, and pause. With regard to the boundary cues, the dissertation focused on the questions which cues or cue combination are essential for the perception of a prosodic boundary and on whether and how this cue weighting develops during infancy.
Using ERPs is advantageous because the technique captures the immediate impact of (linguistic) information during on-line processing. Moreover, as it can be applied independently of specific task demands or an overt response performance, it can be used with both infants and adults. ERPs are particularly suitable to study the time course and underlying mechanisms of boundary perception, because a specific ERP component, the Closure Positive Shift (CPS) is well established as neuro-physiological indicator of prosodic boundary perception in adults.
The results of the three experimental studies first underpin that the prosodic context plays an immediate role in the processing of prosodic boundary information. Moreover, the second study reveals that adult listeners perceive a prosodic boundary also on the basis of a sub-set of the boundary cues available in the speech signal. Both ERP and simultaneously collected behavioral data (i.e., prosodic judgements) suggest that the combination of pitch change and final lengthening triggers boundary perception; however, when presented as single cues, neither pitch change nor final lengthening were sufficient. Finally, testing six- and eight-month-old infants shows that the early sensitivity for prosodic information is reflected in a brain response resembling the adult CPS. For both age groups, brain responses to prosodic boundaries cued by pitch change and final lengthening revealed a positivity that can be interpreted as a CPS-like infant ERP component. In contrast, but comparable to the adults’ response pattern, pitch change as a single cue does not provoke an infant CPS. These results show that infant phrase boundary perception is not exclusively based on pause detection and hint at an early ability to exploit subtle, relational prosodic cues in speech perception.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung, ob die Frühgeburtlichkeit eine Auswirkung auf den Spracherwerb im ersten Lebensjahr hat. Insbesondere wurde der Frage nachgegangen, ob sich die Verarbeitung der rhythmisch-prosodischen Eigenschaften von Sprache im ersten Lebensjahr und deren weitere Ausnutzung für die Entwicklung des Lexikons bei sehr untergewichtigen Deutsch lernenden Frühgeborenen im Vergleich zu Reifgeborenen unterscheidet. Die besondere Spracherwerbssituation Frühgeborener liefert weitere Erkenntnisse bezüglich der Frage, inwieweit der frühe Spracherwerb durch prädeterminierte reifungsbedingte Mechanismen und Abläufe bestimmt wird und inwieweit dessen Verlauf und die relevanten Erwerbsmechanismen durch individuelle erfahrungsabhängige Faktoren beeinflusst werden. Damit liefern die Ergebnisse auch einen weiteren Beitrag zur Nature-Nurture-Diskussion.
Die Dissertation untersucht die Entwicklung der prosodischen Struktur von Simplizia und Komposita im Deutschen. Ausgewertet werden langzeitlich erhobene Produktionsdaten von vier monolingualen Kindern im Alter von 12 bis 26 Monaten. Es werden vier Entwicklungsstufen angenommen, in denen jedoch keine einheitlichen Outputs produziert werden. Die Asymmetrien zwischen den verschiedenen Wörtern werden systematisch auf die Struktur des Zielwortes zurückgeführt. In einer optimalitätstheoretischen Analyse wird gezeigt, dass sich die Entwicklungsstufen aus der Umordnung von Constraints ergeben und dass dasselbe Ranking die Variation zwischen den Worttypen zu einer bestimmten Entwicklungsstufe vorhersagt.