Hermann Ackermann Hertie Institut für Klinische Hirnforschung der Universität Tübingen

1. Dysprosodie / Aprosodie Hermann Ackermann Hertie Institut für Klinische Hirnforschung der Universität Tübingen Fachkliniken Hohenurach, Bad Urach 79. Jahrestagung DGN, 20.–24. 09. 2006 Curriculum Kognitive Neurologie: Sprache / Sprechen

2. Prosodie in den Sprachwissenschaften: • Karl Philipp Moritz, Versuch einer deutschen Prosodie, Berlin, 1786 • Versuch, die „prosodischen Regeln“ des Deutschen „in ein System zu ordnen“ • Prosodie = „Längen und Kürzen der Silben in unsrer Sprache“, eine von den „Höhen und Tiefen“ unabhängige Dimension der Rede Historische Reminiszenzen

3. Segmentale Ebene verbaler Äußerungen: Sequenz von (konsonantalen / vokalischen) Sprachlauten (organisiert in Worte und Phrasen) Suprasegmentale Ebene = Prosodie: - Intonationskontur (Grundfrequenzverlauf, F0) - Lautstärkemodulation (Schalldruckpegelverlauf, SPL) - Rhythmus (Verhältnis der Silbendauern) Akustische Korrelate / linguistische Beschreibung von Prosodie Sidtis & van Lanker 2003

4. Prosodie in der Neurologie: • Monrad-Krohn GH. Dysprosody or altered „melody of language“. Brain 1947;70:405-15 • Dysprosodie vs. Aprosodie / Hypoprosodie vs. Amusie • Prosodie = „variations of stress, of rhythm and of pitch“ Historische Reminiszenzen

5. Prosodie in der Neurologie: • Monrad-Krohn GH. Dysprosody or altered „melody of language“. Brain 1947;70:405-15 • Dysprosodie = Foreign Accent Syndrome vs. Aprosodie / Hypoprosodie vs. Amusie • Prosodie = „variations of stress, of rhythm and of pitch“ Historische Reminiszenzen

6. Definition: „monolingual patient is frequently mistaken for being a non-native speaker“ ASHA-Leader 15. 08. 2006 • wichtig: - Patienten leiden unter ihrem „Akzent“, haben also Störungseinsicht - teilweise als Konversionsneurose verkannt • Häufigkeit: ca. 40 Kasuistiken in der Weltliteratur (Reha ca. 1 Patient / Jahr) Foreign Accent Syndrome I:

7. Ursache: meistens zerebrale Ischämie, seltener Schädel-Hirntraums, fraglich MS • Lokalisation: - zwei Fälle einer RH Läsion in der Literatur - ansonsten LH betroffen: operkulärer Kortex (Broca-Areal) oder Basalganglien • Pathomechanismus: Variante einer Sprechapraxie ? Foreign Accent Syndrome II:

8. Sprachpathologisches Profil: - segmentale Ebene (Konsonanten, Vokale) - Entstellungen, Auslassungen (Deletionen), Substitutionen - suprasegmentale Ebene (Prosodie) - „skandierender“ (silbischer) Rhythmus - Intonation verändert • Therapie: ???? Foreign Accent Syndrome III:

9. Segmentale Ebene verbaler Äußerungen: Sequenz von (konsonantalen / vokalischen) Sprachlauten (organisiert in Worte und Phrasen) Suprasegmentale Ebene: - Intonationskontur (Grundfrequenzverlauf, F0) - Lautstärkemodulation (Schalldruckpegelverlauf, SPL) - Rhythmus (Verhältnis der Silbendauern) Akustische Korrelate / linguistische Beschreibung von Prosodie Sidtis & van Lanker 2003

10. Suprasegmentalia verbaler Äußerungen Ackermann et al. 1993

11. Linguistische Pragmatische Affektive Prosodie: Prosodie: Prosodie: - Wortakzent - Sprecherintention - Emotionen (umfahren / (z.B. Ironie) (Freude etc.) umfahren) - Satzakzent / -fokus - Dialogsteuerung - Persönlichkeit (Das hat er gesagt) (Wortübergabe) (z.B. Sicherheit) - Satzmodus (Das hat er gesagt ?/!) Linguistische und paralinguistische Funktionen von Prosodie Ackermann et al. 1993

12. Linguistische Pragmatische Affektive Prosodie: Prosodie: Prosodie: - Wortakzent- Sprecherintention - Emotionen(umfahren /(z.B. Ironie) (Freude etc.) umfahren) - Satzakzent / -fokus- Dialogsteuerung - Persönlichkeit (Das hat er gesagt)(Wortübergabe) (z.B. Sicherheit) - Satzmodus (Das hat er gesagt ?/!) Linguistische und paralinguistische Funktionen von Prosodie Ackermann et al. 1993

13. Intonation Contours Signalling Affective States Ivry & Lebby 1998

14. Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Motor Cortex motorischer Kortex Broca- Analogue Broca-Analogon Auditory Cortex Wernicke-Analogue Ross 1981

15. Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Motor Cortex motorischer Kortex Broca- Analogue Broca-Analogon Auditory Cortex Wernicke-Analogue Ross 1981

16. Brain and Affective Prosody: Clinical Data I Ross ED, Mesulam MM. Dominant language functions of the right hemisphere? Prosody and emotional gesturing. Arch Neurol 36;1979:144. Ross ED. The aprosodias: Functional-anatomic organization of the affective components of language in the right hemisphere. Arch Neurol 38;1981:561.

17. Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Motor Cortex motorischer Kortex Broca- Analogue Broca-Analogon Auditory Cortex Wernicke-Analogue Ross 1981

18. Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Klassifikation - affektive Prosodie = „affektive Tönung“ sprachlicher Äußerungen - vokale Embleme: Lachen, Weinen etc. - „anterior operculum syndrome“ - Zwangslachen, -weinen

19. Topographische Organisation sensomotorischer Kortex

20. Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Zerebrale Korrelate I Mao et al.Anterior operculum syndrome. Neurology 1989;39:1169-72. AOS = facio-pharyngo-glosso-masticatory diplegia due to bilateral lesion of upper motor neuron „dramatic automatic-voluntary movement dissociation“

21. Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Zerebrale Korrelate II Zwangsweinen / Zwangslachen (<=> Affektinkontinenz, <=> Witzelsucht), „in most cases the center of the lesion was in the region of the genu of the internal capsule and the adjacent basal ganglia“ „lesions always involve systems with motor functions“ - „release phenomenon“ Poeck 1985

22. „Vokalisationsbahn“ • subhumaner Primaten, • z.B. Totenkopfäffchen: • vordere zinguläre Rinde • periaquäduktales Grau • Hirnstamm z.B. Jürgens 2002

23. Vokale Affektäußerungen beim Menschen: Klassifikation - affektive Prosodie = „affektive Tönung“ sprachlicher Äußerungen - vokale Embleme: Lachen, Weinen etc. - „anterior operculum syndrome“ - Zwangslachen, -weinen

24. Brain and Affective Prosody: Clinical Data II Heilman KM et al. Auditory affective agnosia: Disturbed comprehension of affective speech. JNNP 38;1975:69. Ross ED. The aprosodias: Functional-anatomic organization of the affective components of language in the right hemisphere. Arch Neurol 38;1981:561.

25. Syndromes of Motor and Sensory Aprosodia Motor Cortex motorischer Kortex Broca- Analogue Broca-Analogon Auditory Cortex Wernicke-Analogue Ross 1981

26. Brain and Affective Prosody: Clinical Data „... evidence of a bilateral substrate for emotional prosody comprehension .... right hemisphere is somehow „special“ ... for specific subcomponents ...“ Baum & Pell 1999 „... dysprosody ... dysfunction at multiple levels of the central nervous system ..... prosodic behaviors are brought about by a constellation of perceptual, motor, and organizational factors ...“ Sidtis & van Lancker 2003

27. Two fMRI Studies on the Perception of Affective Prosody: “Hearing of Emotions” Wildgruber D, Riecker A, Hertrich I, Erb M, Grodd W, Ethofer T, Ackermann H: Identification of emotional intonation evaluated by fMRI. NeuroImage 24;2005:1233-41. Wildgruber D, Hertrich I, Riecker A, Erb M, Anders S, Grodd W, Ackermann H: Distinct frontal regions subserve evaluation of linguistic and emotional aspects of speech intonation. Cerebral Cortex 14;2004:1384.

28. „Hearing of Emotions“: Experiment 1 Question: - Correlates of affective prosody perception? - Influence of emotional valence? Stimuli: Der Gast hat sich für Donnerstag ein Zimmer reserviert Die Anrufe werden automatisch beantwortet Ein Informatiker würde den Rechner verwenden Die neue Lehrerin hat den Schülern Filme gezeigt In der Verpackung lassen sich Rosen transportieren Viele Mitglieder sind zu der Versammlung gekommen In diesen Gebüschen haben sich öfter Hasen verborgen Ein müder Tourist hat sich in der Hütte ausgeruht Der Mann hat auf einem ledernen Sofa gesessen In der Werkstatt wurden neue Maschinen aufgestellt etc. Tasks: 1) Recognition affective prosody (5 emotions) 2) Vowel detection

29. affect - vowel vowel - affect Identification of Emotional Intonation R L R L GFI (BA 47) SPM99, n = 10, T > 4.30, k > 20, p < 0.05

30. Processing of Emotional and Linguistic Intonation Wildgruber et al. 2005

31. „Hearing of Emotions“: Experiment 2 Question: Affective prosody = right hemisphere? Linguistic prosody = left hemisphere? Stimuli: 70 pairs of intonational variants of the following sentence: “Der Schal ist in der Truhe” “Der Schal ist in der Truhe” Tasks: • Discrimination of affective prosody • (Expressiveness: Which of the two utterancs sounds „more intense“?) • 2) Discrimination of linguistic prosody • (Which of the two utterances represents an answer to the question: „Where is the scarf?“)

32. Emotional and Linguistic Intonation emotional - linguistic L R R L linguistic - emotional GFI (BA 47/11) n = 10 subjects, SPM99, T > 4.30, k > 27, p < 0.05 (corrected)

33. Methodological considerations • Experiment 1: Affect recognition Vowel detection Suprasegmental Segmental Level Experiment 2: Affective prosody Linguistic prosody Suprasegmental Level

34. Identification of Emotional Intonation ? Representation of intonation contours ? Sentence focus ? Identification of emotional valence ? Ackermann et al. 2004

35. Orbitofrontal lesions: Emotion processing and behavior (II) Hornak et al.Changes in emotion after circumscribed surgical lesions of the orbitofrontal and cingulate cortices. Brain 126;2003:1691-712 „... bilateral or unilateral lesions ... within the OFC can impair emotional voice and/or face expression identification, but significant changes in social behaviour and in subjective emotional state are related to bilateral lesions.“

36. Identification of Emotional Intonation ? Representation of intonation contours ? Sentence focus ? Identification of emotional valence ? Ackermann et al. 2004

37. Intonation Contours Signalling Affective States Ivry & Lebby 1998