Elektrophysiologische Analyse der Verarbeitung natürlichsprachlicher Sätze mit unterschiedlicher Belastung des Arbeitsgedächtnisses

Summary

The processing of 216 naturally spoken sentences, especially of sentences containing relative clauses of differing complexities, was investigated by an event-related potential (ERP) analysis with 24 participants. The ERP data provided information both on the timing and the intensity of processes involved in spoken language comprehension. The onset and offset of different relative clause types is visible in the ERP waveforms, and the complexity of the relative clause modulates the amplitude of a slow negative potential over frontal and central electrode sites. The time course of this latter effect reflects that of the expected demands made on working memory, and its scalp distribution is consistent with neural generators in the frontal and temporal cortex which are suggested to be vitally important for working memory function during language processing. This interpretation is also supported by sentence comprehension data in that the subjects who showed better comprehension also showed larger sentence type effects. We thus have evidence that differences in sentence complexity can have electrophysiologically measurable effects on working memory usage during spoken language processing.

Zusammenfassung

Anhand der Analyse ereigniskorrelierter Potentiale (EKP) von 24 Versuchspersonen wurde die Verarbeitung von 216 natürlichsprachlichen Sätzen und Relativsätzen mit unterschiedlicher Komplexität untersucht. Die ermittelten EKP reflektieren sowohl den Zeit- als auch den Intensitätsverlauf von Prozessen, die der Sprachverarbeitung zugrundeliegen. Dabei sind nicht nur Anfang und Ende der Relativsatzeinbettungen, sondern auch deren unterschiedliche Komplexität anhand des Amplitudenverlaufes eines langsamen negativen Potentials an den frontalen und zentralen Ableitorten festzustellen. Das Zeitverhalten dieses langsamen Potentials spiegelt die erwartete Belastung des Arbeitsgedächtnisses und läßt vermuten, daß die ihm zugrundeliegenden neuronalen Generatoren im frontalen und temporalen Kortex für das Arbeitsgedächtnis von entscheidender Bedeutung für die Sprachverarbeitung sind. Weitere Belege für diese Vermutung lieferte eine Satzverständnisprüfung, in der Versuchspersonen mit höherem Satzverständnis auch höhere Satztyp-Effekte aufweisen. Es konnte somit gezeigt werden, daß mit einer elektrophysiologischen Methode die jeweilige Belastung des Arbeitsgedächtnisses während der Verarbeitung unterschiedlich komplexer, natürlichsprachlicher Sätze erfaßt werden kann.

Key words:

Cognition - Language - Auditory language processing - Relative clause - Event-related potential (ERP) - Working memory