Sprachlateralisierung bei Patienten mit idiopathischem Stottern und bei gesunden Probanden: Ein Vergleich der Ergebnisse funktioneller Magnetresonanztomografie mit denen der Diffusionstensorbildgebung
Speech lateralization in adults who stutter and healthy controls: comparing the results of functional magnetic resonance imaging and diffusion tensor imaging
von Nils Bonnkirch
Datum der mündl. Prüfung:2013-12-16
Erschienen:2013-12-10
Betreuer:Prof. Dr. Frithjof Tergau
Gutachter:PD Dr. Gunther Helms
Gutachter:Prof. Dr. Oliver Gruber
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Zusammenfassung
Englisch
So far the reason for persistent developmental stuttering is still unclear. Typically the speech disorder starts in preschool age. Approximately 1% of adults are stuttering. One of the aims of this study was it to investigate the lateralization of speech function. 17 adults who stutter (AWS) and 20 controls were matched for age and underwent functional magnetic resonance imaging (fMRI). The individual speech areas and the speech lateralization were investigated using single-word-paradigm also a sentence-paradigm. To investigate the functional speech lateralization we calculated a lateralization index (LI) for each speech area (Broca‘s and Wernicke’s area) and separately for each paradigm. Subsequently the fractional anisotropy (FA) in the white matter adjacent to the speech areas was measured and used for calculating an Asymmetry index (AI). In comparison to the controls the group of the AWS showed a shift in the LIs which was not significant. The reason for the shift of the LI is still unexplained. An enhanced activation in the right hemisphere of the brain of the AWS might explain these results. The protocol used it is not able to answer this question definitely. Earlier PET or fMRI studies have reported a different activation in subjects who stutter concerning parts of the motor cortex as well an atypical speech lateralization. In addition we detected a morphological difference in the subgroup of the subject of severe stuttering. We found a decrease of the asymmetry in comparison to the controls in particular adjacent to Wernicke’s area. Earlier studies showed morphological differences in AWS too. In contrast to earlier studies we focused on the individual variation of the speech areas.
Keywords: stuttering; lateralization; fMRI; DTI; functional magnetic resonance imaging; speech lateralization; Speech disorder; asymmetry; lateralization index; Fractional anisotropy; speech area; Broca’s area; Wernicke’s area; Diffusion tensor imaging
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Die Ursache für das idiopathische Stottern ist bis zum jetzigen Zeitpunkt unbekannt. Typischerweise beginnt die Redeflussstörung im Vorschulalter. Es wird davon ausgegangen, dass 1% der Bevölkerung an Stottern leidet. Bei der Frage nach pathophysiologischen Hintergründen von Sprech- und Sprachstörungen ist der Zusammenhang zwischen einer pathologischen, funktionellen Lateralisierung und einer morphologischen Asymmetrie im Bereich von neuronalen Netzwerken der Sprachbildung bereits seit längerem Gegenstand der Forschung.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die Lateralisierung von Sprache bei 17 stotternden Probanden und 20, im Alter entsprechenden, flüssig sprechenden Probanden untersucht. Hierbei wurde die Sprachlateralisierung mithilfe der fMRT sowohl mit einem Satz- als auch mit einem Wortgenerierungsparadigma ermittelt. Ausgehend von den in der fMRT ermittelten Sprachzentren wurde die angrenzende weiße Substanz unter Verwendung der DTI auf eine Asymmetrie hin untersucht.
Im Vergleich zu der Gruppe der Normalprobanden zeigten die schwer stotternden Probanden eine Verschiebung der Indexwerte, deren endgültige Ursache offen bleibt. Gesteigerte funktionelle Aktivierung in Bereichen der rechtshemisphärischen Analoga der Sprachzentren scheint ein möglicher Erklärungsansatz. Vorausgegangene funktionelle Untersuchungen u. a. mittels PET und fMRT bei stotternden Probanden belegten eine Überaktivierung von Teilen des motorischen Kortex sowie eine atypische Lateralisierung bei der Produktion von Sprache mit rechtsseitiger Lateralisierung oder eine bilaterale Aktivität. Darüber hinaus zeigte sich eine morphologische Veränderung, im Sinne einer Abnahme einer linkshemisphärischen Asymmetrie bei den schwer stotternden Probanden, besonders in der an das Wernicke-Areal angrenzenden weißen Substanz. Mithilfe der VBM konnten in mehreren früheren Studien morphologische Unterschiede bei Stotternden gezeigt werden. Gegenüber dem rein morphologischen Untersuchungsansatz vorangegangener Untersuchungen berücksichtigte die Kombination der funktionellen und der diffusionsgewichteten Analyse stärker die intraindividuelle Variabilität der Sprachzentren.
Schlagwörter: Stottern; Lateralisierung; fMRT; DTI; Diffusionstensorbildgebung; funktionelle Magnetresonanztomografie; Sprachlateralisierung; Sprechstörung; Asymmetrie; Lateralisierungsindex; Fraktionelle Anisotropie; Sprachzentrum; Broca-Areal; Wernicke-Areal