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Sprachverstehen mit Cochlea-Implantat : EKP-Studien mit postlingual ertaubten erwachsenen CI-Trägern
(2004)
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.
Verbales Arbeitgedächtnis und die Verarbeitung lexikalisch ambiger Wörter in Wort- und Satzkontexten
(2003)
"Wortabruf im Handumdrehen"?
(2017)
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.
Schlucken ist ein lebensnotwendiger Prozess, dessen Diagnose und Therapie eine enorme Herausforderung bedeutet. Die Erkennung und Beurteilung von Schlucken und Schluckstörungen erfordert den Einsatz von technisch aufwendigen Verfahren, wie Videofluoroskopie (VFSS) und fiberoptisch-endoskopische Schluckuntersuchung (FEES), die eine hohe Belastung für die Patienten darstellen. Beide Verfahren werden als Goldstandard in der Diagnostik von Schluckstörungen eingesetzt. Die Durchführung obliegt in der Regel ärztlichem Personal. Darüber hinaus erfordert die Auswertung des Bildmaterials der Diagnostik eine ausreichend hohe Erfahrung. In der Therapie findet neben den klassischen Therapiemethoden, wie z.B. diätetische Modifikationen und Schluckmanöver, auch zunehmend die funktionelle Elektrostimulation Anwendung. Ziel der vorliegenden Dissertationsschrift ist die Evaluation eines im Verbundprojekt BigDysPro entwickelten Bioimpedanz (BI)- und Elektromyographie (EMG)-Messsystems. Es wurde geprüft, ob sich das BI- und EMG-Messsystem eignet, sowohl in der Diagnostik als auch in der Therapie als eigenständiges Messsystem und im Rahmen einer Schluckneuroprothese eingesetzt zu werden. In verschiedenen Studien wurden gesunde Probanden für die Überprüfung der Reproduzierbarkeit (Intra-und Interrater-Reliabilität), der Unterscheidbarkeit von Schluck- und Kopfbewegungen und der Beeinflussung der Biosignale (BI, EMG) durch verschiedene Faktoren (Geschlecht der Probanden, Leitfähigkeit, Konsistenz und Menge der Nahrung) untersucht. Durch zusätzliche Untersuchungen mit Patienten wurde einerseits der Einfluss der Elektrodenart geprüft. Andererseits wurden parallel zur BI- und EMG-Messung auch endoskopische (FEES) und radiologische Schluckuntersuchungen (VFSS) durchgeführt, um die Korrelation der Biosignale mit der Bewegung anatomischer Strukturen (VFSS) und mit der Schluckqualität (FEES) zu prüfen. Es wurden 31 gesunde Probanden mit 1819 Schlucken und 60 Patienten mit 715 Schlucken untersucht. Die Messkurven zeigten einen typischen, reproduzierbaren Signalverlauf, der mit anatomischen und funktionellen Änderungen während der pharyngalen Schluckphase in der VFSS korrelierte (r > 0,7). Aus dem Bioimpedanzsignal konnten Merkmale extrahiert werden, die mit physiologischen Merkmalen eines Schluckes, wie verzögerter laryngealer Verschluss und Kehlkopfhebung, korrelierten und eine Einschätzung der Schluckqualität in Übereinstimmung mit der FEES ermöglichten. In den Signalverläufen der Biosignale konnten signifikante Unterschiede zwischen Schluck- und Kopfbewegungen und den Nahrungsmengen und -konsistenzen nachgewiesen werden. Im Gegensatz zur Nahrungsmenge und -konsistenz zeigte die Leitfähigkeit der zu schluckenden Nahrung, das Geschlecht der Probanden und die Art der Elektroden keinen signifikanten Einfluss auf die Messsignale. Mit den Ergebnissen der Evaluation konnte gezeigt werden, dass mit dem BI- und EMG-Messsystem ein neuartiges und nicht-invasives Verfahren zur Verfügung steht, das eine reproduzierbare Darstellung der pharyngalen Schluckphase und ihrer Veränderungen ermöglicht. Daraus ergeben sich vielseitige Einsatzmöglichkeiten in der Diagnostik, z.B. Langzeitmessung zur Schluckfrequenz und Einschätzung der Schluckqualität, und in der Therapie, z.B. der Einsatz in einer Schluckneuroprothese oder als Biofeedback zur Darstellung des Schluckes, von Schluckstörungen.
Die Arbeit untersucht die Annahme einer unterschiedlichen Gewichtung von distinktiven enzyklopädischen, funktionalen und sensorischen Merkmalen innerhalb der Repräsentationen von Objekten der belebten und unbelebten semantischen Domäne. Hierzu wurde ein Reaktionszeitexperiment zur Merkmalsverifikation durchgeführt. Vorab wurden deutsche Normen über das geschätzte Erwerbsalter für 244 Stimuli aus dem Korpus von Snodgrass & Vanderwart (1980) erhoben. Weiterhin wurde eine Datenbank von Merkmalsnormen für 80 konkrete Objektbegriffe erstellt. Insgesamt wurden zwei Reaktionszeitexperimente durchgeführt, die sich lediglich durch die Darbietungsdauer des Konzeptbegriffes unterschieden. Der Konzeptbegriff wurde entweder 1000 ms (lange Darbietung) oder 250 ms (kurze Darbietung) präsentiert, bevor das zu verifizierende semantische Merkmal erschien. Bei langer Präsentationszeit des Objektbegriffes zeigten sich für Objekte der unbelebten Domäne schnellere Reaktionszeiten beim Verifizieren von distinktiven funktionalen Merkmalen als beim Verifizieren von distinktiven enzyklopädischen Merkmalen. Dieser Effekt wurde bei kurzer Darbietungsdauer des Konzeptbegriffes repliziert. Bei kurzer Darbietung konnten für Objekte der unbelebten Domäne zusätzlich kürzere Reaktionszeiten beim Verifizieren distinktiver funktionaler Merkmale als beim Verifizieren distinktiver sensorischer Merkmale beobachtet werden. Für Objekte der belebten Domäne lagen weder nach kurzer noch nach langer Präsentation des Objektbegriffes Unterschiede in den Reaktionszeiten beim Verifizieren der semantischen Merkmale vor. Die Ergebnisse werden vor dem Hintergrund aktueller neurolinguistischer Modelle zur Organisation des semantischen Gedächtnisses diskutiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass innerhalb der Objektrepräsentationen belebter Objekte alle drei Merkmalstypen interkorrelieren. Für Objekte der unbelebten Domäne werden starke Interkorrelationen zwischen funktionalen und sensorischen Merkmalen angenommen. Zusätzlich wird davon ausgegangen, dass distinktive funktionale Merkmale innerhalb der Repräsentationen unbelebter Objekte besonders stark gewichtet sind.