Neurobiologie%van%audi4eve%spraak8%en% taalverwerving%bij%kinderen%

Vakgroep Spraak-, Taal- en Gehoorwetenschappen Neurobiologie%van%audi4eve%spraak8%en% taalverwerving%bij%kinderen% Miet%De%Le(er%

Neurobiologie%van%audi4eve%spraak8%en% taalverwerking%bij%kinderen% Neurobiologie! Studie%van%de%cellen%van%het%zenuwstelsel%en%de%organisa4e%van%deze% zenuwcellen%in%func4onele%circuits%die% informa4e%verwerken% gedrag%mediëren% Subdiscipline%van%zowel%de%biologie%als%de%neurowetenschappen% Neuronen%(>%100%miljard%in%het%menselijk%brein):%% Cellen%die%electrochemische%impulsen%ontvangen,%geleiden%en%doorsturen.%% Cellen%die%onderling%van%elkaar%verschillen%in%hun%morfologie%en%func4e% Waarom%neurobiologie?%% Het%geeN%bijkomend%inzicht%in%systeem%van%cor4cale%hubs%(cuneus/precuneus/ prefrontal%area),%transfer%mogelijk%van%resultaten%uit%steriele% onderzoeksomgeving%naar%taal%op%discourse%niveau%enz% % Audi,eve.spraak3.en.taalverwerking. Kinderen.

Fylogenese%van%taal% Evolutionaire convergentie audio-vocaal Menselijke taal onderscheidt zich van: - vogelzang - apen Onderzoek naar taalstructuren (Jones, 1807) < 4,5 miljard jaar < 100 000 19 e E Catani et al., 2005

Ontogenese%van%taal% Evolutionaire convergentie audio-vocaal Menselijke taal onderscheidt zich van: - vogelzang - apen Onderzoek naar taalstructuren (Jones, 1807) < 4,5 miljard jaar < 100 000 19 e E 2015 Gene4sche% aanleg% Externe%data% (omgevings8 factoren,% aanpassen% aan%kinderen,% )% Externe% regelgeving% Berwick, Friederici, Chomsky, & Bolhuis., 2013

Ontogenese%van%taal% Genetische homogeniteit + convergentie audio-vocaal Menselijke taal onderscheidt zich van: - vogelzang - apen Onderzoek naar taalstructuren (Jones, 1807) < 4,5 miljard jaar < 100 000 19 e E 2015 Gen.% aanleg% Univers.% Gramm.% Anat.8 struct.% Cogn.% Condi4e%% (bv.%anal.)% Gene4sche% aanleg% Externe%data% (omgevingsfa ctoren,% aanpassen% aan%kinderen,% )% Externe% regelgeving% Berwick, Friederici, Chomsky, & Bolhuis., 2013

Ontogenese%van%taal% Genetische homogeniteit + convergentie audio-vocaal Menselijke taal onderscheidt zich van: - vogelzang - apen Onderzoek naar taalstructuren (Jones, 1807) < 4,5 miljard jaar < 100 000 19 e E 2015 Gen.% aanleg% Interne% concepten% redeneringen% Univers.% Gramm.% Anat.8 struct.% Cogn.% condi4e% %(bv.% anal.)% Gene4sche% aanleg% Klanken,% gebaren% Externe%data% (omgevingsfa ctoren,% aanpassen% aan%kinderen,% )% Externe% regelgeving% Woorden% Interne%% concept8intent.% interface% Externe% sens8mot.% interface% Syntac4sche% regelgeving% Berwick et al., 2013

Ontogenese%van%taal% Genetische homogeniteit + convergentie audio-vocaal Menselijke taal onderscheidt zich van: - vogelzang - apen Onderzoek naar taalstructuren (Jones, 1807) < 4,5 miljard jaar < 100 000 19 e E 2015 Gen.% aanleg% Interne% concepten% redeneringen% Univers.% Gramm.% Anat.8 struct.% Cogn.% condi4e% %(bv.% anal.)% SEMANTIEK Interne%% concept8intent.% interface% Gene4sche% aanleg% Klanken,% gebaren% Externe%data% (omgevingsfa ctoren,% aanpassen% aan%kinderen,% )% FONOLOGIE Externe% sens8mot.% interface% Externe% regelgeving% Woorden% GRAMMATICA Syntac4sche% regelgeving% SPRAAK Berwick et al., 2013

Ontogenese%van%taal% Genetische homogeniteit + convergentie audio-vocaal Menselijke taal onderscheidt zich van: - vogelzang - apen Onderzoek naar taalstructuren (Jones, 1807) < 4,5 miljard jaar < 100 000 19 e E 2015 Interne% concepten% redeneringen% Gen.% aanleg% Univers.% Gramm.% Anat.8 struct.% Cogn.% condi4e% %(bv.% anal.)% Gene4sche% aanleg% Externe%data% (omgevingsfa ctoren,% aanpassen% aan%kinderen,% )% Externe% regelgeving% Klanken,% Zelforganisatie SEMANTIEK gebaren% FONOLOGIE Woorden% GRAMMATICA Interne%% Externe% Syntac4sche% concept8intent.% sens8mot.% regelgeving% interface% interface% SPRAAK

Overzicht% Weinberger, 2012

Overzicht% Weinberger, 2012

Matura4e%van%hersenen% 1. Myelinisatie 2. Synaptogenese = aanleg synaptische verbindingen bij leren Vértes and Bullmore, 2015

Myelinisa4e%085%jaar% 1. Dean%et%al.,%2014% 2. Beves4ging%met%MRI%(Welker et al., 2012) Branson, 2012

Synaptogenese% Vértes and Bullmore, 2015

Synaptogenese% Leren%door%connec,es toevoegen%of% verwijderen% Leren%door%verandering%in%de%sterkte.van%de% connec4es% Leren%door%aanmaak%van%nieuwe.cellen. (neurogenese%in%een%paar%gebieden%in%de%hersenen,%waarin% stamcellen,%bv.%gyrus%dentatus%en%de%paraventriculaire%regio s)% Vértes and Bullmore, 2015

Beïnvloedende%factoren%in% synapsvorming%(leren)% Gene4sche% aanleg% Externe%data% (omgevingsfact oren,%aanpassen% aan%kinderen,% )% Externe% regelgeving% achtergrondslawaai cognitieve elementen: aandacht, reward,

Gender%en%synapsvorming% V M Gender differences: insula, superior temporal gyrus, cuneus, putamen, and parahippocampal gyrus Sun et al., 2015

Mono8%versus%tweetaligheid% en%synapsvorming%

Mono8%versus%tweetaligheid% en%synapsvorming% Kinderen%<%6%maanden:%reageren%op%klanken%uit%verschillende% talen%even%sterk.% Kinderen%>%6%maanden:%reageren%veel%sterker%op%de%klanken% uit%het%eigen%taalgebruik%dan%op%klanken%uit%andere%landen.%%!luisteren!wordt!al!heel!snel!taalspecifiek.+omgevingslawaai+ vertraagt+de+luisterontwikkeling.+ Mohades et al., 2015

Mono8%versus%tweetaligheid%en% synapsvorming% 3%groepen%kinderen%10813j:%monolinguaal,%simultaan%L1/L2,%sequen4eel% L1/L2% Methode:%DTI% Resultaten. als%kind%>%1%taal%leert,%beïnvloedt%dit%het%matura4eproces%van%myeline% ac4va4e%van%de%linker%inferieur%occipito8frontale%fasciculus%(seman4ek)% sequen4eel%bilinguale%kinderen%>%simultaan%bilinguale%kinderen%>% monolinguale%kinderen% %% Longitudinaal:%geen%verschil,%genderverschil%niet%onderzocht% Mohades et al., 2015

Overzicht% Weinberger, 2012

Synapsvorming%in%de% audi4ef%cor4cale% banen% Brodal, 1981

Overzicht%cor4caal%audi4eve%verwerking% myelinisatie van zenuwbanen, synapsen in knopen Gierhan, 2013

Synapsvorming%in%de%audi4ef% cor4co8subcor4cale%banen% Cortical modulatie van subcorticale/ hersenstam kernen: - corticothalamische en thalamocorticale connecties (Nieuwenhuys et al., 2008) - de corticocolliculaire baan (Bajo & King, 2013; Stebbings, Lesicko & Llano, 2014) Auditief - endocrien systeem

Tonotopische%organisa4e% Corticofugale banen: verwerking van duur, intensiteit,frequentie Op hoger niveau: modificatie van auditieve perceptie door context LH: meer complexe, snel opeenvolgende klanken RH: stimuli met dynamische toonhoogte-informatie Niet-menselijke primaten: Core: perceptie pure tonen Anterieur Parabelt: reageren op vocalisaties Posterieur parabelt: identificatie van geluid Uppenkamp & Ruhl, 2014; Saenz & Langers, 2014; Wessinger et al., 2001

Overzicht% Weinberger, 2012

KLANK% WOORD% CONTEXT% Verschil%in%cerebrale%organisa4e%

KLANK% WOORD% CONTEXT% Hickok and Poeppel, 2000-2007

Klank% spectrotemporele%analyse% Differentiatie Discriminatie Interpretatie Hersenstam Subcorticaal Corticaal Hickok and Poeppel, 2000-2007

KLANK% WOORD% CONTEXT% - De vroeger geleerde nonverbale inhouden worden gebruikt om akoestische patronen te voorspellen. - De verbale inhouden zijn mix van akoestische patronen en interne predicties van een context - Auditieve cortex: bevestigen/ontkennen van voorspellingen Temp. eigensch. (semantiek) cfr. ICONICITEIT FONOLOGIE Spatiële eigensch (syntax)

Fonologie%heeN%iconiciteit% temporeel%8%seman4sch% 1.%Onomatopee%% 1.%1.%bv.%dierengeluiden% ia,%geluiden%van%bewegende%of%botsende%objecten%( vroem,% bang )% 1.2.%als%interjec4e%( ss( )%(Wundt,!1904)% 1.3.%stem%gelinkt%aan%affec4eve%waarneming%( bah,%bij%onverschilligheid,% au,%bij%pijn,% oh %bij%ontgoocheling% %prosodie%belangrijk)%(schro;!&!jacobs,!2011)! Kindertaalontwikkeling:%woordverwerving%verwijst%naar%onomatopeïsche%expressie%!(BerkoBGleason,!2005)% Neurofysiologisch:% %zn:%anterieur%superieur%temporale%ac4va4e% % %dierengeluiden%en%onomatopee:%bilateraal%sup%temp%+%li%inf%front%!(hashimoto!et!al.,!2006)%

Fonologie%heeN%iconiciteit% temporeel%8%seman4sch% 2.%Ideofonen% 8 bv.%tamil:%thuru%thuru:%rondkijken%of%ac4ef/opgewonden%zijn%?%% (Dingemanse!2011,!2012)! 3.%Fonestemen% 8 gl %initaal%(gli(eren,%glanzen,%glimmen)%,%gerelateerd%aan%licht%en%zien% 8 sn %(snuiven,%sno(eren,%snikken,%snuiten,%niezen),%nasale%klank%gerelateerd%aan%de%neus%%

Fonologie%heeN%iconiciteit% spa4eel%8%syntac4sch% Lexicale%categorieën%bij% Indo8Europese%talen :% 8 Zelfstandige%naamwoorden%tellen%meer%syllaben%dan% werkwoorden% (Cassidy!and!Kelly,!1991)! 8 Zelfstandige%naamwoorden%tellen%meer%dorsale%(u,o)%dan% frontale%(e,i)%klinkers%%!(kelly,!1992)!

Fonologie%heeN%iconiciteit% spa4eel%8%groo(e% 8 Frontale%klanken%(n,t,i,e)%worden%over%het%algemeen%gelinkt%aan%kleine%voorwerpen% 8 Dorsale%klanken%(g,k,o,u)%worden%over%het%algemeen%gelinkt%aan%grote%voorwerpen% 8 Baby s%van%4m%zouden%langer.kijken.naar.kleine.dan%naar%grote%voorwerpen%%!(peña!et!al.,!2011)! 8 Kleine.voorwerpen.zijn%veelal%voorwerpen%met%frontale.klanken. %(Taylor!and!Taylor,!1965)! 8 486m%=%tot%stand%komen%van%imita,e.(frontale3bilabiale.trilklanken)%% (Schaerlaekens!en!Gillis,!1977)!!! 8 Fundamentele%frequen4emodula4e%(F0).zou.de.akoes,sche.tegenhanger.zijn%van% de%visuele.voorstelling.van.klanken.% (Ohala,!1984)!

Fonologie%heeN%iconiciteit% spa4eel%8%vorm% Bouba8Kiki8effect (Köhler!et!al.,!1929,!<!Gestaltpsychologie;!Bremner!et!al.,!2012!),%% aanwezig%bij%kinderen%<%2,5j%(maurer!et!al.,!2006)! BOUBA% KIKI%

Fonologie%heeN%iconiciteit% spa4eel%8%vorm% Bouba8Kiki8effect (Köhler!et!al.,!1929,!<!Gestaltpsychologie;!Bremner!et!al.,!2012!),%% aanwezig%bij%kinderen%<%2,5j%(maurer!et!al.,!2006)!

Fonologie%heeN%iconiciteit% spa4eel%8%affec4ef% Klank8emo4onele%rela4es%zijn%taalspecifiek%(Taylor!&!Taylor,!1965)! Zowel%in%produc4e%(hongaarse!poëzie,!Fonagy,!1961)!als%percep4e%(Miall,! 2001)% sonoranten%l,m%=%teder% plosieven%k,t%=%meer%agressief% Emo4onele%kwaliteit%gelinkt%aan%ar4cula4eplaats%en% wijze:% aangenaam,%verdrie4g,%passief%(whissell,!1999b2000)! Akoes4sche%analyse:%modula4e,%formantverschuiving%% (Aryani!et!al.,!2013,!Schulz!et!al.,!2013)!

KLANK% WOORD% CONTEXT% - Gebruik van vroeger geleerde nonverbale inhouden om akoestische patronen te voorspellen. - De verbale inhouden zijn mix van akoestische patronen en interne predicties van een context - Auditieve cortex: bevestigen/ontkennen van voorspellingen ICONICITEIT FONOLOGIE

KLANK% WOORD% CONTEXT% Verschil%in%cerebrale%organisa4e%

Context:%3%netwerken% een%netwerk%dat%%gevoelig%is%voor%locale.context.8% con4nue%monotone%upda4ng% van%basiskennis % % % % %bo(om8up%processen%<%inf%en%midfront% %CINGUL%CORTEX% %SULCUS% % % % % % % %%%%%%%%CENTRALIS% %TEMPORAAL% een%netwerk%dat%gevoelig%is%voor%de%globale.context.8% met%een%meer%uitvoerige%en% gedetailleerde%beschrijving%van%de%context % % % %top8down%processen:%het%encoderen,%vasthouden%en%manipuleren%van% % % % %verbaal%materiaal%<%pariëtale%regio S% Een%netwerk%dat%gevoelig%is%voor%beide.contexten. De%ac4va4e%van%deze%netwerken%wordt%uiteraard%sterk.beïnvloed.door. de.emo,onele.en.seman,sche.lading%van%de%context.% Egidi & Nusbaum, 2012; Egidi & Caramazza, 2013

Top8down%versus%Bo(om8up% Frequentiecodes voor visuele informatie - Bottom-up auditieve signalen (basiskennis) gefaciliteerd door γ -band (30+ hz) en θ-band (4-7Hz) synchronisatie oppervlakkige structuren - feedforward - Top-down auditieve signalen (meer gedetailleerde kennis) β- band (12-30 Hz) diepere structuren - feedback Frequentiecodes voor auditieve informatie - Gelijkaardig patroon? - Verder onderzoek noodzakelijk! Fries, 2014, Buffalo et al., 2011

Overzicht% KLANK WOORD CONTEXT Weinberger, 2012

Meten%van%audi4ef%fonologische% ontwikkeling%op%kinderleenijd% - MEG-studie - Audit. EP voor P50 is P50m - P50m is een component met kortere ISI bij kinderen 1-10j (Ponton et al., 2002; Oram Cardy et al., 2004; Gilley et al., 2005) - 59 nl Jap kinderen, 2;9 5;4 - oddball-paradigma (pros verschil) - 151 kanalen activity peak at 45-150 ms P50m intensiteit in de li-hemisfeer (X-as) vs language performance (Y-as)

Method - children 7 to 18 years (M = 11.8 years, SD = 2.8),SLI and/or autism spectr disord. - MEG, 151 channels - bilat tone 40dB > sensation level - random ISI (900-1100) Results - LI: mean latency of the RH M50 was 114 ms (SD = 42ms) - Without LI: mean latency of 86ms (SD = 21ms) Conclusion RH M50 latency is a useful indicator of Impaired language comprehension

Meten%van%audi4ef%fonologische% ontwikkeling%op%kinderleenijd% Kinderen%met%dyslexie% Moeten%een%klank%meerdere%malen%horen%vooraleer%ze%ermee% vertrouwd%raken% Bij%ini4eel%aanbod:%leerpatroon%alsof%het%telkens%de%eerste%keer%is%dat% de%kinderen%het%woord%horen% Evoked%poten4als:%detec4e%P50m%<%1j%!% Steve Dykstra, 2015

Conclusie% Fylogenese%en%ontogenese%van%taal%en%spraak% % %zelforganisa4e% Gene4sche% aanleg% Externe%data% (omgevingsfa ctoren,% aanpassen% aan%kinderen,% )% Externe% regelgeving% Interne% concepten% redeneringen% SEMANTIEK Klanken,% gebaren% FONOLOGIE Woorden% GRAMMATICA SPRAAK Interne%% concept8intent.% interface% Externe% sens8mot.% interface% Syntac4sche% regelgeving%

Conclusie% Fylogenese%en%ontogenese%van%taal%en%spraak% Audi4eve%taal8%en%spraakverwerking%is%uniek%voor%de%mens% Neuronaal:.myelinisa4e%en%synapsvorming%% Neuronaal.systeem:.verwerking%op%cor4caal/subcor4caal%niveau%

Conclusie% Fylogenese%en%ontogenese%van%taal%en%spraak% Audi4eve%taal8%en%spraakverwerking%is%uniek%voor%de%mens% Neuronaal:.myelinisa4e%en%synapsvorming%% Neuronaal.systeem:.verwerking%op%cor4caal/subcor4caal%niveau% Psychologisch%niveau% Audi,eve.Cortex. Klank% Woord% Context% Spectrotemporele%analyse% Beves4gen/ontkennen%van%interne% voorspellingen% 3%netwerken:%bo(om8up,%top8down,% combina4e%

Conclusie% Fylogenese%en%ontogenese%van%taal%en%spraak% Audi4eve%taal8%en%spraakverwerking%is%uniek%voor%de%mens% Neuronaal:.myelinisa4e%en%synapsvorming%% Neuronaal.systeem:.verwerking%op%cor4caal/subcor4caal%niveau% Psychologisch%niveau% Audi,eve.Cortex. Klank% Woord% Context% Spectrotemporele%analyse% Beves4gen/ontkennen%van%interne% voorspellingen% 3%netwerken:%bo(om8up,%top8down,% combina4e% Codering:%neurofysiologisch% Electrofysiologie:%P50m%!%

ROL%VAN%DE%LOGOPEDIST% TAKE%HOME%MESSAGES% 1. Therapie:%synapsvorming%en%leren% rekening%houden%met%aandacht/reward!% voldoende%ontwikkelingskansen%bieden% 8 in%func4e%van%s4muleren%om%nieuwe%connec4es%toe%te%voegen% 8 in%func4e%van%versterken%van%connec4es% 2. Therapie:%rekening%houden%met%iconiciteit% 8%Geef%het%kind%de%4jd%om%de%temporele%en%spa4ële%(resp%seman4sche/syntac4sche)% eigenschappen%van%fonologie%te%verwerven%(veel%herhalen%in%prikkelarme% omgeving%!)% 3. Diagnos4ek:%vroeg4jdig%detecteren%van%taalproblemen%(P50m)%

Dank%je%wel!% Vakgroep Spraak-, Taal- en Gehoorwetenschappen