Elektrophysiologische Korrelate der Wahrnehmung lokal zeitinvertierter Sprache

Zusammenfassung

Obwohl zahlreiche Befunde dafür sprechen, dass die präzise zeitliche Information im menschlichen Sprachsignal für das Verstehen notwendig ist, legen kürzlich publizierte Experimente nahe, dass auch grobe zeitliche Veränderungen in Form von zeitlicher Inversion lokaler Segmente das Verständnis unter gewissen Umständen relativ intakt lassen können. In der hier vorliegenden Untersuchung wurde die Methode der ereigniskorrelierten Potenziale benutzt, um die neuronalen Grundlagen dieses Befundes zu untersuchen. Dazu wurden viersilbige Wörter in Segmente mit einer Länge von 50 ms, 80 ms und 100 ms unterteilt und diese Segmente jeweils zeitlich umgekehrt. Den 12 Versuchspersonen wurden diese Wörter zusammen mit nichtinvertierten Wörtern akustisch dargeboten. Die Probanden konnten mehr als zwei Drittel der invertierten Wörter jeder Bedingung verstehen. Die ereigniskorrelierten Potenziale zeigten Modulationen der N100- und P200-Komponente sowie einer späten negativen Komponente. Diese Komponenten stehen vermutlich im Zusammenhang mit einer erfahrungsgesteuerten „top-down”-Korrektur der sprachlichen Signale.

Abstract

In spite of data that show that the precise temporal structure of speech provides quintessential information for successful understanding, some behavioural observations indicate that even gross temporal distortion in the form of local time inversion of successive speech segments leaves comprehension relatively intact. In the present event-related brain potential (ERP) study, four-syllabic words were presented acoustically with no time inversion, or local time inversion of successive 50 ms, 80 ms, and 100 ms segments, while twelve healthy subjects listened for comprehension. Subjects were able to identify more than two-thirds of the inverted words in each condition correctly. Brain potentials showed marked effects of time inversion for the N100, P200 and a late negative component. These effects are likely related to top-down correction of the speech signal.

Key words

Event-related potentials - speech perception - inverted speech - N100 - N400

Literatur

• 1 Hines T. A demonstration of auditory top-down-processing.  Behav Res Methods Instrum Comput. 1999;  31 (1) 55-56
• 2 Samuel A G. Knowing a word affects the fundamental perceptions of the sounds within it.  Psychol Sci. 2001;  12 (4) 211-224
• 3 Saberi K, Perrott D R. Cognitive restoration of reversed speech.  Nature. 1999;  398 (6730) 760
• 4 Tallal P, Miller S, Fitch R. Neurobiological basis of speech: a case for the preeminence of temporal processing. In: Tallal P, Galaburga A, Llinás R, von Euler C (eds) Temporal information processing in the nervous system. New York; The New York Academy of Sciences 1993: 27-47
• 5 Merzenich M M, Jenkins W, Johnston P S, Schreiner C, Miller S L, Tallal P. Temporal processing deficits of language-learning impaired children ameliorated by training.  Science. 1996;  5, 271 (5245) 77-81
• 6 von Steinbüchel N. Temporal ranges of central nervous processing.  Experimental Brain Research. 1998;  123 (1998) 220-233
• 7 Münte T F, Urbach T P, Düzel E, Kutas M. Event-related brain potentials in the study of human cognition and neuropsychology. In: Boller F, Grafmann J, Rizolatti G (eds) Handbook of Neuropsychology. Elsevier Science 2000 Vol 1: 139-235
• 8 Hansen J C, Dickstein P W, Berka C, Hillyard S A. Event-related potentials during selective attention to speech sounds.  Biological Psychology. 1983;  16 (3 - 4) 211-224
• 9 Näätänen R, Picton T. The N1 wave of the human electric and magnetic response to sound: A review and an analysis of the component structure.  Psychophysiology. 1987;  24 375-425
• 10 Chwilla D J, Brown C M, Hagoort P. The N400 as a function of the level of processing.  Psychophysiology. 1995;  32 (3) 274-285
• 11 CELEX database. CD-ROM, Center for Lexical Information. University of Nijmegen 1993
• 12 Huynh H, Feldt L A. Conditions under which mean square ratios in repeated measure designs have exact F-distributions.  Journal of the American Statistical Association. 1980;  65 1582-1589
• 13 Kutas M, Hillyard S A. Reading senseless sentences: Brain potentials reflect semantic incongruity.  Science. 1980;  207 203-205
• 14 Chwilla D J, Brown C M, Hagoort P. The N400 as a function of the level of processing.  Psychophysiology. 1995;  32 (3b) 274-285