Die Sprache der Musik die Musik der Sprache

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1 Neuropsychologie Die Sprache der Musik die Musik der Sprache Präsentation von Nathalie Giroud Seminar FS 2011: Neurokognition von Hören und Sprache Dozent: Dr. Martin Meyer Seite 1

2 Inhalt 1. Einleitung - Anknüpfung an letzte Stunde: AST-Hypothese von Pöppel (2003) - Was ist die Musik der Sprache oder die Sprache der Musik? 2. Fragestellungen - Wie und wo wird Prosodie im Gehirn verarbeitet? - Was sind Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei der auditorischen Verarbeitung von Musik und Sprache? - Welcher Profit hat musikalisches Training für die Sprachverarbeitung? 3. Diskussion Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 2

3 Asymmetric Sampling in Time: AST-Hypothese (Pöppel, 2003) (Pöppel, 2003) (Boemio, Fromm, Braun &Poeppel, 2005) Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 3

4 Was ist die Musik der Sprache oder die Sprache der Musik? Prosodie Definition: the organizational structure of speech (Beckman, zit. nach Meyer, 2002) Griechisch: das Hinzugesungene Komponenten: - Silbenbetonung - Wortakzente -phonetische Eigenschaften: Amplituden, Dauer -Phrasierung z.b. Lautstärke, Sprechrhythmus, Artikulation, Pausensetzung -Intonation (=Sprechmelodie/ Satzmelodie) Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 4

5 Frage 1: Wie und wo wird Prosodie im Gehirn verarbeitet? Sprechmelodie Sprechrhythmus Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 5

6 Verarbeitung von Sprechmelodie Studie 1: FMRI Reveals Brain Regions Mediating Slow Prosodic Modulations in Spoken Sentences (Meyer et. al., 2002) Bedingungen: 1) Normal speech Die besorgte Mutter sucht das weinende Kind. Das weinende Kind wird von der besorgten Mutter gesucht. 2) Syntactic speech Das mumpfige Folofel hongert das apoldige Trekon. Das mumpfige Folofel wird vom apoldigen Trekon gehongert. 3) Prosodic speech Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 6

7 Prosodic Speech normal PURR Filter prosodic speech Meyer et. al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 7

8 Vergleiche hämodynamische Reaktion normal vs. prosodic speech Verarbeitung von lexikalischer und syntaktischer Info: Dominanz linke Hemisphäre Prosodic speech: funktionale rechte Hemisphärendominanz für Sprechmelodie Meyer et. al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 8

9 Erklärungen 1. Warum auch rechts schwächere Aktivierung im STR gefunden bei prosodischen Sätzen, im Vergleich zu normalen? Bei nur prosodischer Information weniger Aktivität benötigt (keine Verarbeitung von phonologischer, lexikalischer oder syntaktischer Information) 2. Warum IFG stärker aktiviert bei normalen im Vergleich zu prosodischen Sätzen? semantisches exekutives System 3. Warum stärkere Aktivität im rechten ROP bei prosodischer Verarbeitung? Gehört zum Prämotorkortex Satzmelodie reproduzieren, um Aufgabe zu lösen? Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 9

10 Statistische Analyse von ROIs Rot=prosodisch, Gelb= normal, Blau = syntaktisch Prosodie rechte funktionale Hemisphärendominanz Meyer et. al., 2002 Sensitivität linkes supratemporale Region für lexikalische und syntaktische Infos (nicht aber für Prosodie) Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 10

11 Verarbeitung von Sprechmelodie Studie 2: Brain activity varies with modulation of dynamic pitch variance in sentence melody (Meyer et. al., 2004) Bedingungen: 1) Normal speech PETER verspricht ANNA zu ARBEITEN und das Büro zu putzen 2) Flattened speech 3) Degraded speech Meyer et.al Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 11

12 Normal speech vs. degraded speech vs. flattened speech Vergleichbar mit Meyer et. al., 2002 Degraded speech: wieder Aktivierung im PT! Linkes PT verarbeitet nur schnell ändernde Komponenten und rechtes nur langsame. Meyer et.al Linkes und rechtes PT steuern Integration von schnell und langsam verändernden Komponenten bei der Sprachverarbeitung Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 12

13 Normal speech vs. degraded speech vs. flattened speech Flattened und degraded speech zeigten verschiedene Aktivierungen im posterioren STG, vor allem im PT bilateral: Diese Region vermittelt die Integration schnell und langsam verändernden akustischen Komponenten der Sprachverarbeitung! Meyer et.al Meyer et.al Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 13

14 Normal speech vs. degraded speech vs. flattened speech Meyer et.al Rechtes fronto-laterales Netzwerk für Verarbeitung und linkes fronto-laterales Netzwerk für Produktion von prosodischer Information Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 14

15 Verarbeitung von Sprechrhythmus Studie: The Neural Correlate of Speech Rhythm as Evidenced by Metrical Speech Processing (Geiser et.al., 2008) Rhythmus- Aufgabe: Ist die Aussage isochron oder non-isochron? Prosodie- Aufgabe: Frage oder Aussage? Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 15

16 Verarbeitung von Sprechrhythmus Geiser et.al., 2008 Unterschiedliche Lateralisierung bei isochroner Verarbeitung als Funktion von expliziten (Rhythmus) und impliziten (Prosodie) Aufgaben: - Explizit: rechts - Implizit: links Sprechrhythmus lateralisiert im rechten auditorischen Kortex, bei expliziter und aufgabenbezogener Verarbeitung! Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 16

17 Frage 2: Was sind Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei der auditorischen Verarbeitung von Musik und Sprache? Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 17

18 Funktionale Spezifikation bei Musik- und Sprachverarbeitung? Studie: From Air Oscillations to Music and Speech: Functional Magnetic Resonance Imaging Evidence for Fine-Tuned Neural Networks in Audition. (Tervaniemi et.al., 2006) Saxophon vs. Silben: 3 Variationen: Standard, Dauer abweichend, Frequenz abweichend Tervaniemi et.al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 18

19 Funktionale Spezifikation bei Musik- und Sprachverarbeitung Sprache: STG inferior Musik: STG superior/ medial Funktionale Spezifikation im Temporallappen Dauer - Sprache: STG links -Musik: HG rechts Lateralisation Nicht nur Soundkategorie (Musik vs. Sprache), sondern auch Sound Parameter (Höhe, Dauer) können wahlweise verarbeitet werden. Tervaniemi et.al., 2006 Frequenz -Sprache: auch rechts Aktivierung Frequenzänderung als Prosodie angesehen - Musik: rechts HG Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 19

20 d the brain (Patel, 2003) Gibt es Schnittstellen? Ein Beispiel: Syntax. Patel, tref/nn1082-s4.wav Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 20

21 Syntax-Verarbeitung: ERP P 600 (Aufdeckung syntaktische Inkongruenz) bei linguistischer und harmonischer Verarbeitung! Patel, Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 21

22 Syntax-Verarbeitung: Lokalisation Patel, 2003 Broca Areal: Sprachzentrum? Broca Areal: Hierarchisierungs- und Sequenzierungsareal für verschiedene kognitive Funktionen Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 22

23 Frage 3: Welcher Profit hat musikalisches Training für die Sprachverarbeitung? Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 23

24 Musikalisches Training und von Graphem zu Phonem - Musikunterricht: Rhythmus, Melodie, Klangfarbe und Harmonie - nach 6 Monaten Training: Sprachtest mit Manipulation der Komplexität von Graphem zu Phonem Moreno et.al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 24

25 Musiker und Tönhöhenunterschiede in Fremdsprachen Marques et.al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 25

26 Musiker und Tönhöhenunterschiede in Fremdsprachen Marques et.al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 26

27 Musiker und Tönhöhenunterschiede in Fremdsprachen Marques et.al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 27

28 Musiker und Tönhöhenunterschiede in Fremdsprachen Marques et.al., Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 28

29 Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit! Fragen?

30 Literatur Boemio, A.; Fromm, S.; Braun, A. & Poeppel, D. (2005). Hierarchical and asymmetric temporal sensitivity in human auditory cortices. Nature Neuroscience, 8 (3), Geiser, E.; Zaehle, T.; Jäncke, L. & Meyer, M. (2008). The Neural Correlate of Speech Rhythm as Evidenced by Metrical Speech Processing. Journal of Cognitive Neuroscience, 20(3), Marques, C.; Moreno, S.; Castro, S.L. & Besson, M. (2007). Musicians Detect Pitch Violation in a Foreign Language Better Than Nonmusicians: Behavioral and Electrophysiological Evidence. Jounral of Cognitive Neuroscience, 19(9), Meyer, M.; Alter, K.; Friederici, A.D.; Lohmann, G. & von Cramon, D.Y. (2002). FMRI Reveals Brain Regions Mediating Slow Prosodic Modulations in Spoken Sentences. Human Brain Mapping, 17, Meyer, M.; Steinhauer, K.; Alter, K.; Friederici, A.D. & von Cramon, D.Y. (2004). Brain activity varies with modulation of dynamic pitch variance in sentence melody. Brain and Language, 89, Moreno, S.; Marques, C.; Santos, A.; Santos, M.; Castro, S.L. & Besson, M. (2009). Musical Training Influences Linguistic Abilities in 8-Year-Old Children: More Evidence for Brain Plasticity. Cerebral Cortex, 19, Patel, A.D. (2003). Language, music, syntax and the brain. Nature Neuroscience, 6(7), Poeppel, D. (2003). The analysis of speech in different temporal integration windows: Cerebral lateralization as asymmetric sampling in time. Speech Communication, 41(1), Tervaniemi, M.; Szameitat, A.J.; Kruck, S.; Schröger, E.; Alter, K.; De Baene, W. & Friederici, A.D. (2006). From Air Oscillations to Music and Speech: Functional Magnetic Resonance Imaging Evidence for Fine-Tuned Neural Networks in Audition. The Journal of Neuroscience, 26(34), Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 30

31 Thesen/ Fragen 1) Prosodie wird ausschliesslich in der rechten Hemisphäre verarbeitet, weil die AST-Hypothese nach Patel (2003) besagt, dass sich schnell verändernde akustische Einheiten (ca ms, also Alpha-Band) rechts verarbeitet werden. 2) Der Sprechrhythmus wird im linken auditorischen Kortex verarbeitet, das heisst es gibt ein Hirnareal, dass speziell Prosodie verarbeitet. 3) Es gibt ein rechtes fronto-laterales Netzwerk für die Verarbeitung und ein linkes fronto-laterales Netzwerk für die Produktion von prosodischer Information. 4) Es gibt eine funktionale Spezifikation von Musik- und Sprachverarbeitung (bei Saxophon vs. Silben): Musik wird eher superior/medial im STG und Sprache inferior im STG verarbeitet. Verschiedene Sound Parameter (Höhe und Dauer) werden hingegen am gleichen Ort verarbeitet. 5) Das Broca-Areal ist das Sprachzentrum. 6) Es gibt Transfereffekte musikalischen Trainings zur Sprache. Malunterricht zeigt die gleichen Effekte Die Sprache der Musik - die Musik der Sprache Seite 31