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Seit den Anfängen empirisch-neurowissenschaftlicher Forschung gilt Sprachkompetenz zuvorderst als eine Leistung der Hirnrinde (Kortex), jedoch wurden v. a. im Zuge sich verbessernder bildgebender Verfahren aphasische Syndrome auch nach Läsionen subkortikaler Hirnregionen, insbesondere der Basalganglien und des Thalamus nachgewiesen. Diese Strukturen liegen in der Tiefe des Gehirns und kommunizieren über weit gefächerte Faserverbindungen mit dem Kortex. In erster Linie werden den Basalganglien senso-motorische Kontrollfunktionen zugewiesen. Dementsprechend werden diverse Erkrankungen, die durch Störungen physiologischer Bewegungsabläufe gekennzeichnet sind (z. B. Morbus Parkinson, Chorea Huntington), auf Funktionsdefekte dieser Strukturen zurückgeführt. Der Thalamus wird häufig als Relaisstation des Informationsaustauschs zwischen anatomisch entfernten Arealen des Nervensystems aufgefasst. Basalganglien und Thalamus werden jedoch auch darüber hinausgehende Funktionen, z. B. zur Bereitstellung, Aufrechterhaltung und Auslenkung von Aufmerksamkeit bei der Bearbeitung kognitiver Aufgaben zugesprochen. In der vorliegenden Arbeit wurde mit elektrophysiologischen Methoden untersucht, ob auf der Ebene von Thalamus und Basalganglien kognitive Sprachleistungen, spezifisch der syntaktischen und semantischen Verarbeitung nachgewiesen werden können und inwieweit sich eventuell subkortikale von kortikaler Sprachverarbeitung unterscheidet. Die Untersuchung spezieller Sprachfunktionen der Basalganglien und des Thalamus ist im Rahmen der operativen Behandlung bewegungsgestörter Patienten mit der sog. Tiefenhirnstimulation (DBS = engl. Deep Brain Stimulation) möglich. Hierbei werden Patienten mit Morbus Parkinson Stimulationselektroden in den Nucleus subthalamicus (STN) implantiert. Bei Patienten mit generalisierten Dystonien erfolgt die Implantation in den Globus pallidus internus (GPI) und bei Patienten mit essentiellem Tremor in den Nucleus ventralis intermedius (VIM). STN und GPI sind Kernareale der Basalganglien, der VIM ist Teil des motorischen Systems. Nach der Implantation besteht die Möglichkeit, direkt von diesen Elektroden elektroenzephalographische (EEG)-Signale abzuleiten und diese mit simultan abgeleiteten Oberflächen-EEG zu vergleichen. In dieser Arbeit wurden DBS-Patienten aus allen genannten Gruppen in Bezug auf Sprachverständnisleistungen untersucht. Neben der Präsentation korrekter Sätze hörten die Patienten Sätze mit syntaktischen oder semantischen Fehlern. In verschiedenen Studien wurden an der Skalp-Oberfläche EKP-Komponenten (EKP = ereigniskorrelierte Potentiale) beschrieben, welche mit der Verarbeitung solcher Fehler in Verbindung gebracht werden. So verursachen syntaktische Phrasenstrukturverletzungen eine frühe links-anteriore Negativierung (ELAN). Dieser Komponente folgt eine späte Positivierung (P600), die mit Reanalyse und Reparaturmechanismen in Verbindung gebracht wird. Semantische Verletzungen evozieren eine breite Negativierung um 400ms (N400). In den thalamischen Ableitungen wurden zwei zusätzliche syntaktische fehlerbezogene Komponenten gefunden, die (i) ~ 80ms nach der Skalp-ELAN und (ii) ~ 70ms vor der Skalp-P600 auftraten. Bei semantischen Verletzungen wurde im Thalamus ein fehlerbezogenes Potential nachgewiesen, welches weitgehend parallel mit dem am Skalp gefundenen Muster verläuft. Aus den Ergebnissen der vorliegenden Studie folgt, dass der Thalamus spezifische Sprachfunktionen erfüllt. Komponenten, die Sprachverarbeitungsprozesse reflektieren, konnten in den Basalganglienstrukturen STN und GPI nicht identifiziert werden. Aufgrund der erhobenen Daten werden zwei getrennte Netzwerke für die Verarbeitung syntaktischer bzw. semantischer Fehler angenommen. In diesen Netzwerken scheint der Thalamus spezifische Aufgaben zu übernehmen. In einem ‚Syntaxnetzwerk’ kommunizieren frontale Hirnstrukturen unter Einbeziehung des Thalamus mit parietalen Hirnstrukturen. Dem Thalamus wurde eine Mediationsfunktion in der syntaktischen Reanalyse zugesprochen. In einem ‚Semantiknetzwerk’ waren keine eindeutig zuordenbaren Prozesse auf thalamischer Ebene nachweisbar. Es wurde eine unscharfe, jedoch aber spezifische Aktivierung des Thalamus über den gesamten Zeitraum der kortikalen semantischen Analyse gezeigt, welche als Integration verschiedener Analysemechanismen gewertet wurde.
The comprehension of figurative language : electrophysiological evidence on the processing of irony
(2008)
This dissertation investigates the comprehension of figurative language, in particular the temporal processing of verbal irony. In six experiments using event-related potentials(ERP) brain activity during the comprehension of ironic utterances in relation to equivalent non-ironic utterances was measured and analyzed. Moreover, the impact of various language-accompanying cues, e.g., prosody or the use of punctuation marks, as well as non-verbal cues such as pragmatic knowledge has been examined with respect to the processing of irony. On the basis of these findings different models on figurative language comprehension, i.e., the 'standard pragmatic model', the 'graded salience hypothesis', and the 'direct access view', are discussed.
While it is widely acknowledged in the formal semantic literature that both the truth-functional focus particle only and it-clefts convey exhaustiveness, the nature and source of exhaustiveness effects with it-clefts remain contested. We describe a questionnaire study (n = 80) and an event-related brain potentials (ERP) study (n = 16) that investigated the violation of exhaustiveness in German only-foci versus it-clefts. The offline study showed that a violation of exhaustivity with only is less acceptable than the violation with it-clefts, suggesting a difference in the nature of exhaustivity interpretation in the two environments. The ERP-results confirm that this difference can be seen in online processing as well: a violation of exhaustiveness in only-foci elicited a centro-posterior positivity (600-800ms), whereas a violation in it-clefts induced a globally distributed N400 pattern (400-600ms). The positivity can be interpreted as a reanalysis process and more generally as a process of context updating. The N400 effect in it-clefts is interpreted as indexing a cancelation process that is functionally distinct from the only case. The ERP study is, to our knowledge, the first evidence from an online experimental paradigm which shows that the violation of exhaustiveness involves different underlying processes in the two structural environments.
The current study examines the neural correlates of 8-to-12-year-old children and adults producing inflected word forms, specifically regular vs. irregular past-tense forms in English, using a silent production paradigm. ERPs were time-locked to a visual cue for silent production of either a regular or irregular past-tense form or a 3rd person singular present tense form of a given verb (e.g., walked/sang vs. walks/sings). Subsequently, another visual stimulus cued participants for an overt vocalization of their response. ERP results for the adult group revealed a negativity 300-450 ms after the silent-production cue for regular compared to irregular past-tense forms. There was no difference in the present form condition. Children's brain potentials revealed developmental changes, with the older children demonstrating more adult-like ERP responses than the younger ones. We interpret the observed ERP responses as reflecting combinatorial processing involved in regular (but not irregular) past-tense formation.
Language can strongly influence the emotional state of the recipient. In contrast to the broad body of experimental and neuroscientific research on semantic information and prosodic speech, the emotional impact of grammatical structure has rarely been investigated. One reason for this might be, that measuring effects of syntactic structure involves the use of complex stimuli, for which the emotional impact of grammar is difficult to isolate. In the present experiment we examined the emotional impact of structural parallelisms, that is, repetitions of syntactic features, on the emotion-sensitive "late positive potential" (LPP) with a cross-modal priming paradigm. Primes were auditory presented nonsense sentences which included grammatical-syntactic parallelisms. Visual targets were positive, neutral, and negative faces, to be classified as emotional or non-emotional by the participants. Electrophysiology revealed diminished LPP amplitudes for positive faces following parallel primes. Thus, our findings suggest that grammatical structure creates an emotional context that facilitates processing of positive emotional information.
In addition to sensory decline, age-related losses in auditory perception also reflect impairments in attentional modulation of perceptual saliency. Using an attention and intensity-modulated dichotic listening paradigm, we investigated electrophysiological correlates of processing conflicts between attentional focus and perceptual saliency in 25 younger and 26 older adults. Participants were instructed to attend to the right or left ear, and perceptual saliency was manipulated by varying the intensities of both ears. Attentional control demand was higher in conditions when attentional focus and perceptual saliency favored opposing ears than in conditions without such conflicts. Relative to younger adults, older adults modulated their attention less flexibly and were more influenced by perceptual saliency. Our results show, for the first time, that in younger adults a late negativity in the event-related potential (ERP) at fronto-central and parietal electrodes was sensitive to perceptual-attentional conflicts during auditory processing (N450 modulation effect). Crucially, the magnitude of the N450 modulation effect correlated positively with task performance. In line with lower attentional flexibility, the ERP waveforms of older adults showed absence of the late negativity and the modulation effect. This suggests that aging compromises the activation of the frontoparietal attentional network when processing the competing and conflicting auditory information.
Electrophysiological evidence for an attentional bias in processing body stimuli in bulimia nervosa
(2015)
Empirical evidence suggests abnormalities in the processing of body stimuli in bulimia nervosa (BN). This study investigated central markers of processing body stimuli by means of event-related potentials in BN. EEG was recorded from 20 women with BN and 20 matched healthy controls while watching and evaluating underweight, normal and overweight female body pictures. Bulimics evaluated underweight bodies as less unpleasant and overweight bodies as bigger and more arousing. A higher P2 to overweight stimuli occurred in BN only. In contrast to controls, no N2 increase to underweight bodies was observed in BN. P3 was modulated by stimulus category only in healthy controls; late slow waves to underweight bodies were more pronounced in both groups. P2 amplitudes to overweight stimuli were correlated with drive for thinness and body dissatisfaction. We present novel support for altered perceptual and cognitive-affective processing of body images in BN on the subjective and electrophysiological level. (C) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.