Sprechmotorische Planung bei stotternden Erwachsenen und flüssig sprechenden Kontrollpersonen

Speech dynamics are coded in the left motor cortex in fluent speakers but not in adults who stutter

by Thi Ngoc Linh Hoang
Doctoral thesis
Date of Examination:2020-06-09
Date of issue:2020-05-27
Advisor:Prof. Dr. Martin Sommer
Referee:Prof. Dr. Christiane Kiese-Himmel
Referee:PD Dr. Arno Olthoff
Persistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-7906

 

 

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Abstract

English

Fluent speaking requires the dynamic interaction of several areas of the brain, especially the primary motor cortex, which coordinate the interplay of lips, tongue, palate, soft palate, larynx and respiratory muscles. In stuttering, this interaction and the motor control seem to be disturbed. Consequently, people who stutter have a transition problem of smoothly changing from the first syllable to the next. The aim of this study was to investigate the modulation of excitability of the primary motor cortex during a speaking task. We wondered how excitability changes in the transition phase between speech planning and speech execution as well as during the prolongation of a fixed labiodental articulatory configuration of German words starting with the prefix “auf”, for example “aufstehen, aufbleiben”. Finally, we wondered if the pattern of excitability differs between people who stutter and fluent-speakers. Transcranial magnetic stimulation over the left and right primary motor cortex was used to record bilateral motor evoked potentials (MEPs) by means of electromyography. The amplitude of the MEPs reflects cortical excitation. This study examines the change in cortical excitability of the speech organ, i.e. the tongue muscles. Data were obtained from 13 adults who stutter and 13 fluent-speakers. Fluentspeakers showed a significantly increased activity in the left hemisphere in the transition phase between two speech movements (p=0,009). In contrast, people who stutter have a lack of left-hemisphere facilitation. Even though orofacial muscles are innervated by both hemispheres, the result of our study suggests that speech motor planning is mainly controlled by the left orofacial motor cortex. This left-sided dominance of speech motor-planning is missing in persons who stutter and therefore might reflect an underlying physiopathological mechanism in stuttering.
Keywords: stuttering; motor control; primary motor cortex; transcranial magnetic stimulation; motor evoked potentials

German

Flüssiges Sprechen erfordert das dynamische Zusammenspiel mehrerer Hirnareale, insbesondere des primär-motorische Kortex, welches das Zusammenspiel der Lippen, Zunge, Gaumen, Gaumensegel, Kehlkopf und Atemmuskulatur koordinieren. Beim Stottern scheinen diese Interaktion und die motorische Kontrolle gestört zu sein. Folglich haben Personen mit Stottern ein Übergangsproblem, von einer Silbe auf die nächste flüssig über zugehen. Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Modulation der Erregbarkeit des primär-motorischen Kortex während einer Sprechaufgabe. Wir fragten uns, wie sich die Erregbarkeit im primär motorischen Kortex in der Übergangsphase zwischen der Sprachplanung und Sprachausführung sowie bei der Prolongation eines labiodentalen Reibelautes „f“ ändert. Dabei wurden deutsche Wörter, die mit dem Präfix "auf" beginnen, zum Beispiel "aufstehen, aufbleiben" für die Sprechaufgabe verwendet. Schließlich fragten wir uns, ob das Muster der Erregbarkeitsänderung sich zwischen Personen mit Stottern, und flüssig sprechenden Probanden sich unterscheiden. Die Transkranielle Magnetstimulation wurde über dem linken und rechten primär-motorischen Kortex verabreicht. Die bilateral motorisch evozierte Potentiale (MEPs) wurden mittels der Elektromyographie aufgezeichnet. Die Amplitude der MEPs spiegelt die kortikale Erregung wider. Da in dieser Studie die kortikale Erregbarkeit des Sprechorgans untersucht wurde, wurden die MEPs der Zungenmuskeln abgeleitet. Die Daten wurden von 13 stotternden Erwachsenen und 13 flüssig sprechenden Personen erhoben. Flüssig sprechende Personen zeigten eine signifikant erhöhte Aktivität in der linken Hemisphäre in der Übergangsphase zwischen zwei Sprechbewegungen (p=0,009). Im Gegensatz dazu wiesen Personen mit Stottern einen Mangel an Erregungsaktivität in der linken Hemisphäre auf. Auch wenn die orofazialen Muskeln von beiden Hemisphären innerviert werden, liegt das Ergebnis unserer Studie nahe, dass die sprachmotorische Planung hauptsächlich von dem linken orofazialen motorischen Kortex koordiniert wird. Diese links-lateralisierte Dominanz der sprachmotorischen Planung fehlt bei Personen mit Stottern und ist ein wesentlicher physiopathologischer Mechanismus beim Stottern, welches in weiterer Studie noch untersucht werden müssen.
 
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