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Hermann Ackermann Hertie Institut für Klinische Hirnforschung der Universität Tübingen Fachkliniken Hohenurach, Bad Urach 79. Jahrestagung DGN, 20.–24.

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1 Hermann Ackermann Hertie Institut für Klinische Hirnforschung der Universität Tübingen Fachkliniken Hohenurach, Bad Urach 79. Jahrestagung DGN, 20.– Curriculum Kognitive Neurologie: Sprache / Sprechen Dysprosodie / Aprosodie

2 Historische Reminiszenzen Prosodie in den Sprachwissenschaften: Karl Philipp Moritz, Versuch einer deutschen Prosodie, Berlin, 1786 Versuch, die prosodischen Regeln des Deutschen in ein System zu ordnen Prosodie = Längen und Kürzen der Silben in unsrer Sprache, eine von den Höhen und Tiefen unabhängige Dimension der Rede

3 Akustische Korrelate / linguistische Beschreibung von Prosodie Segmentale Ebene verbaler Äußerungen: Sequenz von (konsonantalen / vokalischen) Sprachlauten (organisiert in Worte und Phrasen) Suprasegmentale Ebene = Prosodie: - Intonationskontur (Grundfrequenzverlauf, F0) - Lautstärkemodulation (Schalldruckpegelverlauf, SPL) - Rhythmus (Verhältnis der Silbendauern) Sidtis & van Lanker 2003

4 Historische Reminiszenzen Prosodie in der Neurologie: Monrad-Krohn GH. Dysprosody or altered melody of language. Brain 1947;70: Dysprosodie vs. Aprosodie / Hypoprosodie vs. Amusie Prosodie = variations of stress, of rhythm and of pitch

5 Historische Reminiszenzen Prosodie in der Neurologie: Monrad-Krohn GH. Dysprosody or altered melody of language. Brain 1947;70: Dysprosodie = Foreign Accent Syndrome vs. Aprosodie / Hypoprosodie vs. Amusie Prosodie = variations of stress, of rhythm and of pitch

6 Foreign Accent Syndrome I: Definition: monolingual patient is frequently mistaken for being a non-native speaker ASHA-Leader wichtig: - Patienten leiden unter ihrem Akzent, haben also Störungseinsicht - teilweise als Konversionsneurose verkannt Häufigkeit: ca. 40 Kasuistiken in der Weltliteratur (Reha ca. 1 Patient / Jahr)

7 Foreign Accent Syndrome II: Ursache: meistens zerebrale Ischämie, seltener Schädel-Hirntraums, fraglich MS Lokalisation: - zwei Fälle einer RH Läsion in der Literatur - ansonsten LH betroffen: operkulärer Kortex (Broca-Areal) oder Basalganglien Pathomechanismus: Variante einer Sprechapraxie ?

8 Foreign Accent Syndrome III: Sprachpathologisches Profil: - segmentale Ebene (Konsonanten, Vokale) - Entstellungen, Auslassungen (Deletionen), Substitutionen - suprasegmentale Ebene (Prosodie) - skandierender (silbischer) Rhythmus - Intonation verändert Therapie: ????

9 Akustische Korrelate / linguistische Beschreibung von Prosodie Segmentale Ebene verbaler Äußerungen: Sequenz von (konsonantalen / vokalischen) Sprachlauten (organisiert in Worte und Phrasen) Suprasegmentale Ebene: - Intonationskontur (Grundfrequenzverlauf, F0) - Lautstärkemodulation (Schalldruckpegelverlauf, SPL) - Rhythmus (Verhältnis der Silbendauern) Sidtis & van Lanker 2003

10 Ackermann et al Suprasegmentalia verbaler Äußerungen

11 Linguistische und paralinguistische Funktionen von Prosodie Linguistische PragmatischeAffektive Prosodie: Prosodie:Prosodie: - Wortakzent - Sprecherintention - Emotionen (umfahren / (z.B. Ironie) (Freude etc.) umfahren) - Satzakzent / -fokus - Dialogsteuerung - Persönlichkeit (Das hat er gesagt) (Wortübergabe) (z.B. Sicherheit) - Satzmodus (Das hat er gesagt ?/!) Ackermann et al. 1993

12 Linguistische und paralinguistische Funktionen von Prosodie Linguistische PragmatischeAffektive Prosodie: Prosodie:Prosodie: - Wortakzent - Sprecherintention - Emotionen (umfahren / (z.B. Ironie) (Freude etc.) umfahren) - Satzakzent / -fokus - Dialogsteuerung - Persönlichkeit (Das hat er gesagt) (Wortübergabe) (z.B. Sicherheit) - Satzmodus (Das hat er gesagt ?/!) Ackermann et al. 1993

13 Ivry & Lebby 1998 Intonation Contours Signalling Affective States

14 motorischer Kortex Broca- Analogo n Ross 1981 Motor Cortex Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Broca- Analogue Wernicke-Analogue Auditory Cortex

15 motorischer Kortex Broca- Analogo n Ross 1981 Motor Cortex Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Broca- Analogue Wernicke-Analogue Auditory Cortex

16 Brain and Affective Prosody: Clinical Data I Ross ED, Mesulam MM. Dominant language functions of the right hemisphere? Prosody and emotional gesturing. Arch Neurol 36;1979:144. Ross ED. The aprosodias: Functional-anatomic organization of the affective components of language in the right hemisphere. Arch Neurol 38;1981:561.

17 motorischer Kortex Broca- Analogo n Ross 1981 Motor Cortex Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Broca- Analogue Wernicke-Analogue Auditory Cortex

18 Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Klassifikation - affektive Prosodie = affektive Tönung sprachlicher Äußerungen - vokale Embleme: Lachen, Weinen etc. - anterior operculum syndrome - Zwangslachen, -weinen

19 Topographische Organisation sensomotorischer Kortex

20 Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Zerebrale Korrelate I Mao et al. Anterior operculum syndrome. Neurology 1989;39: AOS = facio-pharyngo-glosso-masticatory diplegia due to bilateral lesion of upper motor neuron dramatic automatic-voluntary movement dissociation

21 Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Zerebrale Korrelate II Zwangsweinen / Zwangslachen ( Affektinkontinenz, Witzelsucht), - in most cases the center of the lesion was in the region of the genu of the internal capsule and the adjacent basal ganglia - lesions always involve systems with motor functions - release phenomenon Poeck 1985

22 z.B. Jürgens 2002 Vokalisationsbahn subhumaner Primaten, z.B. Totenkopfäffchen: vordere zinguläre Rinde periaquäduktales Grau Hirnstamm

23 Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Klassifikation - affektive Prosodie = affektive Tönung sprachlicher Äußerungen - vokale Embleme: Lachen, Weinen etc. - anterior operculum syndrome - Zwangslachen, -weinen

24 Brain and Affective Prosody: Clinical Data II Heilman KM et al. Auditory affective agnosia: Disturbed comprehension of affective speech. JNNP 38;1975:69. Ross ED. The aprosodias: Functional-anatomic organization of the affective components of language in the right hemisphere. Arch Neurol 38;1981:561.

25 motorischer Kortex Broca- Analogo n Ross 1981 Motor Cortex Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Broca- Analogue Wernicke-Analogue Auditory Cortex

26 Brain and Affective Prosody: Clinical Data... evidence of a bilateral substrate for emotional prosody comprehension.... right hemisphere is somehow special... for specific subcomponents... Baum & Pell dysprosody... dysfunction at multiple levels of the central nervous system..... prosodic behaviors are brought about by a constellation of perceptual, motor, and organizational factors... Sidtis & van Lancker 2003

27 Two fMRI Studies on the Perception of Affective Prosody: Hearing of Emotions Wildgruber D, Riecker A, Hertrich I, Erb M, Grodd W, Ethofer T, Ackermann H: Identification of emotional intonation evaluated by fMRI. NeuroImage 24;2005: Wildgruber D, Hertrich I, Riecker A, Erb M, Anders S, Grodd W, Ackermann H: Distinct frontal regions subserve evaluation of linguistic and emotional aspects of speech intonation. Cerebral Cortex 14;2004:1384.

28 Tasks:1) Recognition affective prosody (5 emotions) 2) Vowel detection Der Gast hat sich für Donnerstag ein Zimmer reserviert Die Anrufe werden automatisch beantwortet Ein Informatiker würde den Rechner verwenden Die neue Lehrerin hat den Schülern Filme gezeigt In der Verpackung lassen sich Rosen transportieren Viele Mitglieder sind zu der Versammlung gekommen In diesen Gebüschen haben sich öfter Hasen verborgen Ein müder Tourist hat sich in der Hütte ausgeruht Der Mann hat auf einem ledernen Sofa gesessen In der Werkstatt wurden neue Maschinen aufgestellt etc. Question:- Correlates of affective prosody perception? - Influence of emotional valence? Stimuli: Hearing of Emotions: Experiment 1

29 RL affect - vowel vowel - affect GFI (BA 47) RL SPM99, n = 10, T > 4.30, k > 20, p < 0.05 Identification of Emotional Intonation

30 Processing of Emotional and Linguistic Intonation Wildgruber et al. 2005

31 Stimuli: Affective prosody = right hemisphere? Linguistic prosody = left hemisphere? Question: 70 pairs of intonational variants of the following sentence: Der Schal ist in der Truhe Tasks: 1)Discrimination of affective prosody (Expressiveness: Which of the two utterancs sounds more intense?) 2) Discrimination of linguistic prosody (Which of the two utterances represents an answer to the question: Where is the scarf?) Hearing of Emotions: Experiment 2

32 R emotional - linguistic L n = 10 subjects, SPM99, T > 4.30, k > 27, p < 0.05 (corrected) linguistic - emotional GFI (BA 47/11) R L Emotional and Linguistic Intonation

33 Methodological considerations Experiment 1: Affect recognitionVowel detection SuprasegmentalSegmental Level Experiment 2: Affective prosodyLinguistic prosody Suprasegmental Level

34 ? Representation of intonation contours ? Identification of emotional valence ? Ackermann et al Identification of Emotional Intonation Sentence focus ?

35 Orbitofrontal lesions: Emotion processing and behavior (II) Hornak et al. Changes in emotion after circumscribed surgical lesions of the orbitofrontal and cingulate cortices. Brain 126;2003: bilateral or unilateral lesions... within the OFC can impair emotional voice and/or face expression identification, but significant changes in social behaviour and in subjective emotional state are related to bilateral lesions.

36 ? Representation of intonation contours ? Identification of emotional valence ? Ackermann et al Identification of Emotional Intonation Sentence focus ?

37 Ivry & Lebby 1998 Intonation Contours Signalling Affective States


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