Motor cortex maps articulatory features ofspeech sounds

Autoren: Friedemann Pulvermüller, Martina Huss, Ferath Kherif, Fermin

Moscoso del Prado Martin, Olaf Hauk, Yury Shtyrov

Freie Universität BerlinSeminar: Experimentelle Phonologie und SemantikDozenten: Felix Dreyer, Malte Schomers & Friedemann PulvermüllerReferent: Frédéric Vogel

Abstract

Zur Erforschung der Rolle von spezifischen motorischen Prozessen bei der Sprachwahrnehmung wurden fMRI-Experimente zur Sprachwahrnehmung und zur Lokalisierung von Artikulation und Motorik durchgeführt. Es konnte entdeckt werden, dass Sprachproduktion und Sprachverständnis sich einen Großteil ihres neuralen Stoffes teilen, der sich auch mit dem der nichtlinguis-tischen Aktivitäten der Körperteile, die Sprache wieder-geben, schneidet und dass der präzentrale Cortex am stärksten bei motorischen und artikulatorischen Bewegungen des Artikulators und bei der Sprachwahrnehmung aktiviert wird.

Durchführung des Experiments

• 12 Probanden: 7 weibliche, 5 männliche gesunde, monolinguale Rechtshänder mit Englisch als Muttersprache

• 3 Experimente:– zur Sprachwahrnehmung– zur Lokalisierung der Artikulation– zur Lokalisierung der Motorik

• Probanden liegen im fMRI Scanner und dürfen sich nicht bewegen

Experiment zur Lokalisierung der Motorik

• Probanden mussten Bewegungen der Lippen und Zungenspitze durchführen

• Bestimmte Bewegungen werden auf einem Bildschirm angezeigt und müssen 16 Sekunden lang wiederholt werden

• Bewegungen wurden minimal gehalten und somatosensorische Selbststimulation oder Zungen-Palat-Kontakt wurde möglichst vermieden

Experiment zur Lokalisierung der Artikulation

• Probanden mussten geräuschlos die Silben [pI], [pæ], [tI] und [tæ] bilden

• Buchstabenfolgen „PIH“, „PAH“, „TIH“, oder „TAH erscheinen für jeweils 16 Sekunden auf dem Bildschirm und müssen in diesem Zeitraum wiederholt werden

Experiment zur Sprachwahrnehmung

• Probanden erhielten Kopfhörer, über die ihnen Sprache und Geräuschstimulationen vorgespielt wurden

• Probanden mussten zuhören und Bewegungen und motorische Aktivitäten vermeiden

• Physikalisch ähnliche nichtlinguistische Laute wurden zur Kontrolle eingespielt

Ergebnisse

• motorische Bewegungen aktivieren stark den sensomotorischen Cortex auf beiden Hemisphären

• stumme Artikulation führt zur verbreiteten sensomotorischen Aktivierung in den unteren Frontalarealen

• Sprachwahrnehmung führt zur stärksten Aktivierung im oberen Temporalcortex auf beiden Hemisphären

Fig.1

Fig.2

Bewegung

Artikulation

Sprachwahrnehmung

Rot: Lippenbewegung

Grün: Zungenbewegung

Diskussion

• passives Hören von Phonemen aktiviert cortisches motorisches System in zentralen und präzentralen Bereichen.

• Bei motorischen und artikulatorischen Bewegungen stimmt die Aktivierung im präzentralen Cortex beim passiven hören mit der somatotopischen Darstellung im motorischen und prämotorischen Cortex der jeweiligen motorischen und artikulatorischen Bewegungen überein.

• Dies beweist, dass bei Sprachwahrnehmung auf Informationen über bestimmte artikulatorische und motorische Eigenschaften von Sprachgeräuschen zugegriffen wird.

Diskussion

• Es kann nicht bewiesen werden, dass der Zugang zu motorischen Informationen für die Sprachwahrnehmung benötigt wird.

• Es kann widerlegt werden, dass nicht auf ein Sprachspezifisches Modul zugegriffen wird, wenn nichtlinguistische Laute ausgeführt werden.

• Sprachproduktion und Sprachverständnis teilen einen Großteil ihres neuralen Stoffes, der sich auch mit dem der nichtlinguistischen Aktivitäten der Körperteile, die Sprache wiedergeben, schneidet.

• Der motorische und prämotorische Cortex im präzentralen Gyrus ist für artikulatorische Ausführung und Sprachwahrnehmung verantwortlich.

LiteraturverzeichnisPulvermüller F, Huss M, Kherif F, Moscoso Del Prado Martin F, Hauk O, Shtyrov Y (2006) Motor Cortex Maps Articulatory Features of Speech Sounds. Proceedings of the National Academy of Sciences 103:7865–7870