Kann das Gehirn eines Neugeborenen Sprachlaute unterscheiden? Entschlüsselung der spektralen und zeitlichen Feinstruktur von Schall – –

Die Fähigkeit der Menschen, Sprachlaute wahrzunehmen, wurde eingehend untersucht, insbesondere im ersten Lebensjahr eines Menschen. Aber was passiert in den ersten Stunden nach der Geburt? Werden Babys mit angeborenen Fähigkeiten geboren, Sprachlaute wahrzunehmen, oder müssen neuronale Kodierungsprozesse für einige Zeit altern?

Forscher des Instituts für Neurowissenschaften der Universität Barcelona (UBNeuro) und des Sant Joan de Déu-Forschungsinstituts (IRSJD) haben eine neue Methode entwickelt, um diese grundlegende Frage zur menschlichen Entwicklung zu beantworten.

Die Ergebnisse wurden im Open-Access-Journal der Nature veröffentlicht Wissenschaftliche Berichte, bestätigen Sie, dass die neuronale Kodierung der Stimmlage bei Neugeborenen mit den Fähigkeiten der Erwachsenen vergleichbar ist, nachdem sie drei Jahre lang der Sprache ausgesetzt waren. Es gibt jedoch Unterschiede hinsichtlich der Wahrnehmung spektraler und zeitlicher Feinstrukturen von Klängen, die in der Fähigkeit bestehen, zwischen Stimmklängen wie / o / und / a / zu unterscheiden. Laut den Autoren ist die neuronale Kodierung dieses Klangaspekts, die zum ersten Mal in dieser Studie aufgezeichnet wurde, nach der Geburt nicht reif genug, erfordert jedoch eine gewisse Exposition gegenüber der Sprache sowie Stimulation und Zeit, um sich zu entwickeln.

Laut den Forschern wird die Kenntnis des Entwicklungsniveaus, das für diese neuronalen Kodierungsprozesse von Geburt an typisch ist, es ihnen ermöglichen, “Sprachstörungen frühzeitig zu erkennen, was eine frühzeitige Intervention oder einen Anreiz zur Verringerung künftiger negativer Folgen darstellen würde”.

Die Studie wird von Carles Escera, Professor für kognitive Neurowissenschaften an der Abteilung für klinische Psychologie und Psychobiologie der UB, geleitet und am IRSJD in Zusammenarbeit mit Maria Dolores Gómez Roig, Leiterin der Abteilung für Geburtshilfe und Gynäkologie der UB, durchgeführt Krankenhaus Sant Joan de Déu. Die Studie wurde auch von der Expertin Sonia Arenillas Alcón, Erstautorin des Artikels, Jordi Costa Faidella und Teresa Ribas Prats, alle Mitglieder der Cognitive Neuroscience Research Group (Brainlab) der UB, unterzeichnet.

Dekodierung der spektralen und zeitlichen Feinstruktur von Schall

Um die neuronale Reaktion auf Sprachreize bei Neugeborenen zu unterscheiden, bestand eine der Hauptherausforderungen darin, mithilfe des Elektroenzephalogramms des Babys eine spezifische Gehirnreaktion aufzuzeichnen: die Frequenzfolge-Reaktion (FFR). Das FFR liefert Informationen zur neuronalen Codierung von zwei spezifischen Klangmerkmalen: der Grundfrequenz, die für die Wahrnehmung der Stimmlage (hoch oder niedrig) verantwortlich ist, und der spektralen und zeitlichen Feinstruktur. Die genaue Kodierung beider Merkmale ist laut der Studie “grundlegend für die richtige Wahrnehmung von Sprache, eine Voraussetzung für den zukünftigen Spracherwerb”.

Bisher konnten die Forscher anhand der verfügbaren Tools zur Untersuchung dieser neuronalen Kodierung feststellen, ob das Baby des Neugeborenen in der Lage war, Beugungen in der Stimmlage zu kodieren, dies jedoch nicht, wenn es um die spektrale und zeitliche Feinstruktur ging. “Beugungen in der Tonhöhenkontur sind sehr wichtig, insbesondere bei Tonvariationen wie in Mandarin, sowie die Wahrnehmung der Prosodie aus der Sprache, die den emotionalen Inhalt des Gesagten überträgt. Die spektrale und zeitliche Feinstruktur des Klangs ist jedoch am relevantesten Aspekte beim Spracherwerb in Bezug auf nicht-tonale Sprachen wie unsere und die wenigen vorhandenen Studien zu diesem Thema geben keinen Aufschluss über die Präzision, mit der das Gehirn eines Neugeborenen es codiert “, bemerken die Autoren.

Die Hauptursache für diesen Mangel an Studien ist die technische Einschränkung, die durch die Art der Geräusche verursacht wird, die zur Durchführung dieser Tests verwendet werden. Daher haben die Autoren einen neuen Stimulus (/ oa /) entwickelt, dessen interne Struktur (zunehmende Änderung der Stimmlage, zwei verschiedene Vocals) es ihnen ermöglicht, die Präzision der neuronalen Codierung beider Klangmerkmale gleichzeitig mithilfe der FFR-Analyse zu bewerten.

Ein an die Grenzen des Krankenhausumfelds angepasster Test

Einer der am meisten hervorgehobenen Aspekte der Studie ist, dass der Stimulus und die Methodik mit den typischen Einschränkungen der Krankenhausumgebung kompatibel sind, in der die Tests durchgeführt werden. “Zeit ist in der FFR-Forschung mit Neugeborenen von wesentlicher Bedeutung. Einerseits, weil Zeitbeschränkungen für die Aufzeichnung die Reize bestimmen, die sie aufzeichnen können. Andererseits für die tatsächlichen Bedingungen der Situation von Neugeborenen in Krankenhäusern, in denen es häufig und häufig gibt Kontinuierlicher Zugang zum Baby und zur Mutter, damit diese die erforderliche Pflege erhalten und Bewertungen und Routinetests unterzogen werden, um gesundheitliche Probleme auszuschließen “, fügen die Autoren hinzu. In Anbetracht dieser Einschränkungen wurden die Antworten der 34 Neugeborenen, die Teil der Studie waren, in Sitzungen aufgezeichnet, die zwischen 20 und 30 Minuten dauerten, fast die Hälfte der Zeit, die in üblichen Sitzungen in Studien zur Diskriminierung von Sprachgeräuschen verwendet wurde.

Ein potenzieller Biomarker für Lernprobleme

Nach dieser Studie ist es das Ziel der Forscher, die Entwicklung der neuronalen Kodierung der spektralen und zeitlichen Feinstruktur von Sprachlauten über die Zeit zu charakterisieren. Zu diesem Zweck zeichnen sie derzeit die Frequenzantwort bei den Babys auf, die an der vorliegenden Studie teilgenommen haben und jetzt 21 Monate alt sind. “Angesichts der Tatsache, dass die beiden ersten Lebensjahre eine kritische Stimulationsperiode für den Spracherwerb darstellen, wird diese Längsschnittbewertung der Entwicklung es uns ermöglichen, einen globalen Überblick darüber zu erhalten, wie diese Kodierungsfähigkeiten in den ersten Lebensmonaten reifen”, stellen die Forscher fest .

Ziel ist es zu bestätigen, ob die beobachteten Veränderungen – nach der Geburt – der neuronalen Kodierung von Tönen durch das Auftreten beobachtbarer Defizite in der kindlichen Sprachentwicklung bestätigt werden. In diesem Fall könnte “diese neuronale Reaktion sicherlich als nützlicher Biomarker für die Früherkennung künftiger Alphabetisierungsschwierigkeiten angesehen werden, ebenso wie festgestellte Veränderungen bei Neugeborenen das Auftreten von Verzögerungen bei der Sprachentwicklung vorhersagen könnten. Dies ist das Ziel des ONA-Projekts, das von finanziert wird das spanische Ministerium für Wissenschaft und Innovation “, schließen sie.

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