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MedizinweltSprachtherapieSpracherwerb und Sprachentwicklungsstörungen - KleinkindphaseBuchkapitelNeurophysiologische Befunde zur frühen Sprachwahrnehmung

B978-3-437-44516-3.00002-3

10.1016/B978-3-437-44516-3.00002-3

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Die spontane EEG-Aktivität wird anhand von Elektroden an der Kopfoberfläche aufgezeichnet und verstärkt. Ein auditorischer Reiz (R), das „Ereignis“, wird dem Probanden präsentiert. Die Reaktion auf den Reiz wird gemittelt, da sie von der Spontanaktivität überdeckt wird. Daraus lässt sich dann das ereigniskorrelierte Potenzial (EKP) – hier exemplarisch die N400 (eine Negativierung um 400 ms) – extrahieren

(Grafik adaptiert aus: Hillyard & Kutas 1983).

Neurophysiologische Befunde zur frühen Sprachwahrnehmung

Tanja Rinker

Steffi Sachse

2.1

Einführung

Seit Sprachwahrnehmung:neurophysiologische Befundeüber einem Jahrzehnt wird das EEG (Elektroenzephalogramm)Elektroenzephalogramm (EEG) auch in der Sprachforschung eingesetzt, um Prozesse im Gehirn zu untersuchen. Die Darstellung bzw. das Sichtbarmachen der in Millisekunden ablaufenden Verarbeitungsprozesse beim Verstehen von Sprache ermöglicht detaillierte Einblicke in alle Ebenen von Sprache – sei es Phonologie, Lexikon/Semantik oder Morphologie und Syntax.
Gerade bei (Klein-)Kindern lässt sich durch EEG-Untersuchungen Wissen über Spracherwerbsprozesse gewinnen, das sonst verschlossen bliebe. Schon bei Neugeborenen und sogar vor der Geburt können mit elektrophysiologischen Methoden Informationen über die Gehirnaktivität in Bezug auf Sprache generiert werden. Das ist insbesondere wichtig bei Probanden, die selbst noch keine Auskunft über ihr sprachliches Wissen geben könnten. Des Weiteren ist es mit EEG-Untersuchungen auch möglich, die Entwicklung über die Zeit abzubilden und kleinste kortikale Veränderungen zu registrieren.
Nicht nur der normal verlaufende Spracherwerb, sondern auch Sprachentwicklungsstörungen:EEG-ForschungSprachentwicklungsstörungen stehen im Fokus der EEG-Forschung. Insbesondere bei Kindern mit gestörter Sprachentwicklung scheinen kleinste neuronale Abweichungen und Verzögerungen in der Verarbeitung von Phonemen, prosodischen Strukturen etc. zu größeren Veränderungen im Spracherwerbsprozess zu führen, die sich möglicherweise über die frühe Kindheit hinweg zu einem kumulativen Defizit weiterentwickeln.
Das vorliegende Kapitel gibt einen Überblick über einige wesentliche Befunde der letzten Jahre in Bezug auf den normalen Spracherwerb, zeigt aber auch, welchen Beitrag diese Methodik über Grundlagen der gestörten Sprachentwicklung bzw. bei der Identifikation von Risikofaktoren für Störungen des Spracherwerbs leisten kann.
Der Fokus liegt hier insbesondere auf Studien, die die frühe Sprachwahrnehmung (ca. 0–3 Jahre) untersucht haben. Ein besonderes Augenmerk gilt dem komplexen Zusammenspiel zwischen Input und Spracherfahrung und deren möglichem Einfluss auf die neuronale Verarbeitungsebene.
Zunächst wird die EEG-Methode in Bezug auf die Sprach(erwerbs)forschung kurz vorgestellt. Im Rahmen dieses Kapitels war eine Beschränkung auf die EEG/EKP-Forschung notwendig, sodass andere bildgebende Verfahren wie fMRT (funktionelle Magnetresonanztomografie), NIRS (near-infrared spectroscopy), PET (Positronenemissionstomografie) etc. nicht weiter berücksichtigt wurden (für eine ausführlichere Beschreibung dieser Methoden und Studien siehe Kuhl & Rivera-Gaxiola 2008).
EEG und Ereigniskorrelierte Potenziale (EKPs)
Bei der Elektroenzephalografie bzw. einem Elektroenzephalogramm (EEG; von griechisch encephalon „Gehirn“ und gráphein „schreiben“) wird die elektrische Gehirnaktivität aufgezeichnet. Das EEG basiert auf Messwerten der bioelektrischen Aktivität, die bei unterschiedlichen Vorgängen im Gehirn entsteht und direkt mit psychophysiologischen Abläufen und Zuständen in Verbindung gebracht wird (Seifert 2005).
Erstmalig leitete der Arzt Hans Berger 1924 von der Kopfoberfläche eines siebenjährigen Patienten Spannungsänderungen ab. In den folgenden Jahrzehnten wurde die Methodik verfeinert und z. B. in der Epilepsie- oder Tumorforschung sowie eben auch in der Sprach(erwerbs)forschung eingesetzt. Technische Neuerungen in den 70er-Jahren ermöglichten schließlich die EEG-Untersuchung sog. „ereigniskorrelierter ereigniskorrelierte PotenzialePotenziale“ (EKPs). In der Regel wird ein Spontan-EEG abgeleitet, das die kleinen Reaktionen auf spezifische Veränderungen in der Umwelt verdeckt. EKPs\t \"Siehe ereigniskorrelierte PotenzialeEKPs sind von einem Stimulus abhängige Spannungsänderungen im EEG, die detaillierte Einblicke in die Reaktion des Gehirns auf spezielle visuelle, auditorische oder sensorische Stimuli (d. h. „Ereignisse“) gewähren. Nachdem ein bestimmter Stimulus (z. B. ein Ton oder Wort) in häufiger Wiederholung präsentiert wurde, kann in der Analyse durch ein Mittelungsverfahren ein Durchschnittswert aus den einzelnen Reaktionen auf diesen Stimulus generiert werden. Dieser Wert kann dann wiederum über verschiedene Probanden gemittelt werden (Abb. 2.1).

Für EKPs gibt es eine bestimmte Nomenklatur, die sich in der Regel auf deren Zeitbereich und Polarität (d. h. positiv oder negativ) bezieht, wie z. B. N400N400. Spezifische EKP-EKP-Komponenten:N400Komponenten werden mit spezifischen (Reiz-)Stimulationen in Verbindung gebracht (N400 z. B. mit der lexikalisch-semantischen Verarbeitung).

Im Bereich der Sprache konnten in den vergangenen Jahrzehnten unterschiedliche EKPs identifiziert werden. Hier folgt ein kurzer Überblick über sprachrelevante EKPs:
Mismatch Mismatch Negativity (MMN)Negativity (MMN; Näätänen et al. 1978, 2007). Die in einem Zeitbereich zwischen 80 und 250 ms zu beobachtende MMN EKP-Komponenten:MMNwird in der Regel durch akustische Stimuli bzw. die Verletzung/Abweichung in einer Abfolge von Stimuli evoziert. Dies können Phoneme, Silben oder auch Töne sein. In der Präsentationsreihe „aaaaaaäaaaaaäaaaa“ wird das abweichende „ä“ als Veränderung wahrgenommen und evoziert dementsprechend eine höhere Negativität. Für die Sprachforschung ist diese Komponente besonders geeignet, da sie z. B. eine sensitive Reaktion auf spracheigene und sprachfremde Phoneme oder auf Dauer, Frequenz und Lautstärke anzeigt.
N400N400 (Kutas & Hillyard 1980). Diese EKP-Komponenten:N400negative Komponente erscheint ca. 400–600 ms nach einem inkorrekten Stimulus, d. h. wenn in einem Satz eine lexikalische oder semantische Verletzung vorkommt, wie z. B. „Der Schrank wird gegessen“.
(E)LAN ([Early] Left Anterior Negativity; Friederici, 2002). ELANWährend EKP-Komponenten:LAN/ELANdie ELAN-Komponente eine frühe (ca. 200 ms) automatische Verarbeitung von Phrasenstrukturverletzungen reflektiert („Die Frau fährt im _ nach Berlin“), zeigt die LANLAN die Detektion morphosyntaktischer Verletzungen zwischen 300 und 500 ms an („Die Frau ∗kommst aus dem Haus“). Diese Komponenten sind in der Regel linkshemisphärisch-frontal zu beobachten. Ob es sich um funktional getrennte Komponenten handelt, ist nicht eindeutig geklärt; so diskutieren Oberecker, Friedrich & Friederici (2005) z. B. eine kindliche LAN als Vorläufer der ELAN von Erwachsenen.
P600 (Osterhout & Holcomb 1993). EKP-Komponenten:P600Bei syntaktischen Anomalien oder grammatischen Fehlern (siehe Beispiele unter ELAN) wird die P600P600 beobachtet (im Zeitbereich 600–900 ms). Da es eine relativ spät auftretende Komponente ist, nimmt man an, dass sie sog. Reanalyse- oder Reintegrationsprozesse abbildet.
Die EKP-Methode hat den Vorteil, dass sie bereits bei Babys und Kindern angewendet werden kann. Sie ist nichtinvasiv und schmerzfrei. Die Kinder müssen in der Regel keine aktive Aufgabe bewältigen, sondern können je nach Alter mit einem Spielzeug unterhalten werden oder sich einen Zeichentrickfilm ansehen. Da es bei EEG-Untersuchungen wichtig ist, dass sich die Probanden möglichst wenig bewegen, schaffen es die Kinder, bei entsprechender Ablenkung auch mehrere Minuten stillzusitzen.
In den letzten Jahren wurden in der Forschung zunehmend EKPs genutzt. Das liegt mit daran, dass seit der Entwicklung von tragbaren EEG-Geräten und besser isolierten Elektroden Testungen auch außerhalb des Labors durchgeführt werden können.

2.2

Sprachentwicklung neurophysiologisch betrachtet

2.2.1

Erwerb phonologischer und prosodischer Fähigkeiten

Lautwahrnehmung vor und kurz nach der Geburt
Die Lautwahrnehmung:im MutterleibLautwahrnehmung im Mutterleib beginnt früh. Bereits in der 19. Woche reagieren Feten auf 500-Hz-Töne, wie Bewegungen zeigen, die sich z. B. mit dem Ultraschall darstellen lassen. Zunächst erwerben Feten die Fähigkeit, Töne niedriger Frequenz (100 und 250 Hz) zu erkennen, später auch höhere Töne (1.000 und 3.000 Hz). In der 33. bis 35. Woche ist die Reaktion auf die höheren Töne aber bereits stabil nachweisbar (Hepper & Shahidullah 1994).
Interessant ist, dass Feten Töne nicht nur erkennen, sondern auch unterscheiden können. In einer elektrophysiologischen Studie wurden im Schnitt 37 Wochen alte Feten anhand des Magnetenzephalogramm (MEG)Magnetenzephalogramms (MEG)1

1

Wie das EEG ist auch das MEG nichtinvasiv und misst die magnetische Aktivität des Gehirns.

untersucht. Während ihnen Standardtöne von 500 Hz versus abweichende Töne von 750 Hz präsentiert wurden, befand sich das MEG-Gerät außen am Mutterleib genau über der Position des fetalen Kopfes. Wie die signifikant unterschiedlichen Reaktionen auf die Töne zeigten, konnten 12 von 17 Feten die beiden Töne unterscheiden (Huotilainen et al. 2005). Das bedeutet, dass höhere auditive Leistungen bereits im Mutterleib möglich sind.
Schon 1–3 Tage nach der Geburt sind Babys in der Lage, nicht nur Tonhöhen-, sondern auch Tondauer- und Lautstärkenunterschiede zu erkennen, wie Messungen der MMN ergaben (Ruusuvirta, Huotilainen, Fellman & Näätänen 2004). Diese Fähigkeit ist insofern bedeutsam, als Tonhöhen und Rhythmus der Muttersprache:Tonhöhen und RhythmusMuttersprache Hinweise zur Segmentierung des Lautstroms liefern. Das heißt, die korrekte Wahrnehmung dieser Qualitäten ist eine entscheidende Voraussetzung für den Spracherwerb. Eine aktuelle Studie zeigt, dass Neugeborene, die pränatal während der Schwangerschaft mit Vokalidentität oder -frequenz stimuliert wurden, Vokalfrequenz offensichtlich gelernt hatten und diese Fähigkeiten zudem auf ungelernte Vokalqualitäten übertragen konnten. Einige Tage Lautwahrnehmung:kurz nach der Geburtnach der Geburt abgeleitete MMNs ließen hier Effekte im Vergleich zu einer Kontrollgruppe erkennen, die nicht vorgeburtlich stimuliert worden war (Partanen et al. 2013). Dies unterstreicht, dass sich das auditive System schon sehr früh auf das Lernen und Wahrnehmen von Sprache einstellt.
Guttorm et al. (2005) und Tsao, Liu & Kuhl (2004) untersuchten die primäre Verarbeitung von Konsonant-Vokal-Silben bzw. die Unterscheidung von Vokalen kurz nach der Geburt. Beide Studien konnten Zusammenhänge zu späteren sprachlichen Leistungen feststellen. Laut Guttorm et al. (2005) war es möglich, aus den neurophysiologischen Reaktionen der Säuglinge die Sprachleistungen im Alter von zwei Jahren vorherzusagen.
Anhand von ereigniskorrelierten Potenzialen ließ sich auch zeigen, dass Babys bereits in der ersten Lebenswoche Unterschiede zwischen zwei Silben wie /pa/ und /ta/ erkannten, die ihnen von vier Frauen vorgesprochen wurden (Dehaene-Lambertz & Peña 2001). Eine unterschiedliche Reaktion auf die Stimme der Mutter gegenüber anderen Frauenstimmen war bereits rund 21 Stunden nach der Geburt zu beobachten (Beauchemin et al. 2011).
Lautwahrnehmung im ersten Lebensjahr
Mit zwei Lautwahrnehmung:im 1. LebensjahrMonaten können Säuglinge auch unterschiedlich lange Silben als andersartig wahrnehmen. In einer Studie von Friederici, Friedrich & Weber (2002) wurden Babys kurze /ba/- und lange /ba:/-Silben Silben:Unterscheidungpräsentiert. Offensichtlich fiel es ihnen leichter, eine lange im Vergleich zu einer kurzen Silbe zu unterscheiden.
Weber, Hahne, Friedrich & Friederici (2004) konnten zeigen, dass sich deutsche Babys schon früh auf den muttersprachlichen Rhythmus:muttersprachlicherRhythmus einstellen. Im Alter zwischen vier und fünf Monaten scheint hier eine Veränderung einzutreten: Mit vier Monaten waren sie noch nicht in der Lage, den für das Deutsche typischen trochäischen Rhythmus:trochäischerRhythmus (Máma) von dem eher untypisch jambischen (∗Mamá) zu unterscheiden, mit fünf Monaten dagegen schon.
Werden Kinder mit einem Risiko für spätere Spracherwerbsstörungen in den Blick genommen, zeigt sich, dass beide Fähigkeiten (zur Wahrnehmung von Längenunterschieden sowie von Betonungsmuster:WahrnehmungBetonungsmustern) mit sprachlichen Leistungen in Beziehung stehen. Friedrich, Weber & Friederici (2004) stellten bei Kindern mit einem familiären Risiko für sprachliche Auffälligkeiten schwächer ausgeprägte automatische Reaktionen auf das Erkennen unterschiedlich langer Vokalsilben fest. Weber et al. (2005) fanden bei sprachlich verzögerten Kindern im Alter von 12 bzw. 24 Monaten durch retrospektive Analysen neurophysiologischer Daten heraus, dass diese bereits im Alter von fünf Monaten reduzierte Reaktionen bei der Erkennung von Betonungsmuster:Unterschiede erkennenBetonungsunterschieden gezeigt hatten.

Je automatisierter sprachassoziierte Wahrnehmungsprozesse ablaufen, desto besser scheinen die sprachlichen Fähigkeiten ausgebildet zu werden.

Schon sehr früh nutzen Kinder offensichtlich auch prosodische prosodische MusterMuster zur Identifikation von grammatischen Irregularitäten im Input. So konnten vier Monate alte deutsche Babys bereits nach einer kurzen Lernphase grammatische Fehler in einer ihnen unbekannten Sprache (Italienisch) identifizieren (Friederici, Müller & Oberecker 2011). Dies zeigte sich an einer breiten Positivierung, die einer P600 (der Reaktion auf syntaktische Verletzungen) bei italienischen Muttersprachlern nicht unähnlich war2

2

Bei deutschen erwachsenen L2-Lernern wurde nur eine N400 evoziert, während bei den Muttersprachlern eine N400 und eine P600 evoziert wurden (Müller, Oberecker & Friederici 2009).

. Das bedeutet, dass schon sehr junge Kinder Regularitäten im Input:RegularitätenInput erkennen und verarbeiten können.
In einem Experiment von Pannekamp, Weber & Friederici (2006) wurden acht Monate alten Kindern Sätze wie „Kevin verspricht Mama zu schlafen und ganz lange lieb zu sein“ oder „Kevin verspricht, Mama zu küssen und ganz lange lieb zu sein“ präsentiert. Der Unterschied zwischen beiden Satztypen war ein prosodischer und durch die Syntax des Verbs bedingt. Im EEG von Erwachsenen zeigt sich bei einer solchen Intonationsphrase ein „Closure Positive Shift“ (CPS (closure positive shift)CPS). Auch die acht Monate alten Babys waren in der Lage, diese unterschiedlichen prosodischen prosodische EinheitenEinheiten zu identifizieren. Ihre Reaktion setzte zwar langsamer als bei Erwachsenen ein, war aber in jedem Fall vorhanden.
Im ersten Lebensjahr spezialisiert sich das Gehirn auf die Sprache der Umgebung. Dies belegen Messungen der Mismatch Negativity bei Kindern, denen estnische und finnische Laute gleichermaßen präsentiert wurden. Wie Cheour et al. (1998) herausfanden, konnten finnische und estnische Babys im Alter von sechs Monaten estnische Vokale noch gleich gut unterscheiden, wozu im Alter von 12 Monaten nur noch die estnischen Babys imstande waren. In späteren EKP-Studien zeigte sich allerdings, dass englischsprachige Kinder auch noch im Alter von 20 Monaten auf nicht-muttersprachliche Stimuli reagierten (Überblick in Conboy et al. 2008). Bei gesunden Frühgeborenen, die rund 10 Wochen vor den Neugeborenen der Kontrollgruppe auf die Welt gekommen waren, ließ sich aber trotz längerer Exposition mit der Muttersprache kein Vorteil in Bezug auf das Erkennen nicht-muttersprachlicher Elemente beobachten (Peña, Werker & Dehaene-Lambertz 2012).
Dass diese DiskriminationsfähigkeitDiskriminationsfähigkeit eine unabdingbare Voraussetzung für den Spracherwerb:Diskriminationsfähigkeit für PhonemeSpracherwerb ist, belegt auch eine Studie, in der Kindern Phoneme ihrer Muttersprache und Phoneme, die es in ihrer Muttersprache nicht gibt, präsentiert wurden. Die Kinder, die nicht-muttersprachliche Phoneme besser differenzieren konnten, zeigten im Alter von 2½ Jahren schlechtere sprachliche Leistungen als diejenigen, die muttersprachliche Phoneme:DiskriminationsfähigkeitPhoneme besser unterscheiden konnten, und waren auch in der späteren Sprachentwicklung im Nachteil (Kuhl & Rivera-Gaxiola 2008). Die Autoren führen das auf eine Kontinuität zwischen frühen und späten sprachlichen Fähigkeiten zurück. Gerade bei Kindern mit Spracherwerbsstörungen sind die Zusammenhänge bereits in der frühen Kindheit identifizierbar.
In entsprechenden Lernumgebungen wie z. B. gut ausgestatteten bilingualen Schulen oder Kindergärten oder nach einem Umzug in das andere Land kann die Diskriminationsfähigkeit für nicht-muttersprachliche Phoneme wiedererlangt werden (Cheour et al. 2002; Peltola et al. 2005, Winkler et al. 1999). Entscheidend sind hier aber Qualität und Quantität des Inputs. Reine „Klassenzimmer-Lerner“ können nach dem aktuellen Forschungsstand diese Fähigkeit nicht erreichen (Peltola et al. 2003, 2005). Dagegen war bei türkisch-deutschen Kindern in deutschen Regelkindergärten eine deutlich reduziertere MMN\t \"Siehe Mismatch NegativityMismatch Negativity (MMN)MMN-Reaktion auf einen deutschen Lautkontrast zu beobachten als bei deutschen Kontrollkindern (Rinker, Alku, Brosch & Kiefer 2010).
Hier scheint insbesondere die Methode der Sprachvermittlung eine Rolle zu spielen, wie die Untersuchungsergebnisse von Kuhl, Tsao & Liu (2003) klar belegen: Neun Monate alte amerikanische Säuglinge erhielten in dieser Studie 12 Wochen lang je 25 Minuten pro Woche sprachlichen Input:interaktiverInput in unmittelbarer Interaktion mit einer chinesischen Mandarin-Sprecherin. Die Kinder in den zwei Kontrollgruppen, die dieselbe Sprecherin mit demselben Material entweder nur per Video sahen und hörten oder sogar nur per CD hörten, lernten in dieser Zeit nicht, zwischen chinesischen Lauten, die es im Englischen nicht gibt, zu unterscheiden. In einer darauffolgenden EEG-Studie, berichteten Kuhl & Rivera-Gaxiola (2008), ließen sich die amerikanischen Kinder, die direkten Kontakt mit der Muttersprachlerin hatten, anhand der Mismatch Negativity (MMN)MMN nicht mehr von zehn Monate alten Kindern in Taiwan unterscheiden, die von Geburt an (und eben möglicherweise noch früher) in direktem Kontakt mit der Sprache aufwuchsen. Besonders deutlich zeigt sich an dieser Studie, welche Rolle die direkte Interaktion mit einem Gesprächspartner spielt.

Die Fähigkeit, Töne und Laute wahrzunehmen, wird früh erworben. Bereits im Mutterleib kann das Ungeborene Töne unterschiedlicher Frequenzen und sogar Silben unterscheiden. Auf diesen vorgeburtlichen Fähigkeit können Kinder nach ihrem Start ins Leben aufbauen. Studien zeigen, dass das Niveau der frühen Ton- und Lautwahrnehmung, wie im EEG dargestellt werden kann, bereits Aussagekraft im Hinblick auf spätere sprachliche Leistungen hat.

2.2.2

Wortschatzerwerb

Um ihren ersten Geburtstag herum beginnen Kinder die ersten einzelnen Wörter zu sprechen. Eine Vielzahl von Wörtern kennen und erkennen sie natürlich schon viel früher. Auch hier liefern elektrophysiologische Untersuchungen wertvolle Einblicke in den Wortschatzerwerb:neurophysiologische BefundeWortschatzerwerb.
Mit elf Monaten können Babys zwischen bekannten und unbekannten Wörtern unterscheiden (Thierry, Vihman & Roberts 2003): In dieser Studie wurden den Kindern Wörter präsentiert, die ihnen laut Angaben der Eltern in einem Fragebogen bekannt oder unbekannt waren. Während sich im frühen Millisekundenbereich die gleiche Gehirnaktivität bei bekannten und unbekannten Wörtern beobachten ließ, war die Negativität bei ungefähr 250 ms unterschiedlich. Das bedeutet, dass bekanntes Wortmaterial:VerarbeitungWortmaterial, das im direkten Input und in der Umgebung der Babys häufiger vorkommt, bereits die neuronale Verarbeitung beeinflusst und zu einer erhöhten Aktivierung geführt hatte. Analysen zeigten auch, dass offensichtlich die ersten zwei oder drei PhonemePhoneme zur Identifikation der Wörter genutzt werden. Der eigene Name scheint für fünf Monate alte Babys besonders interessant zu sein. In der Studie von Parise, Friederici & Striano (2010) erkannten sie nicht nur den eigenen Namen besser als den Namen von Fremden, sondern ließen auch eine erhöhte Aktivität im Hinblick auf Objekte erkennen, die unmittelbar nach dem eigenen Namen folgten. Das heißt, der eigene Name steuert die Aufmerksamkeit und fördert das Lernen. Wie bei der Unterscheidung zwischen bekanntem und unbekanntem Wortmaterial spielt offensichtlich auch bei der Erkennung des eigenen Namens insbesondere das erste Phonem eine Rolle, da es eine Unterscheidung zwischen dem eigenen und einem fremden Namen ermöglicht (Parise et al. 2010).
Kind-gerichtete Sprache (KGS)
Im Kontakt mit Babys nutzen Erwachsene meist auch eine besonders ausdrucksvolle Sprache. Auf die sog. „an das Kind gerichtete Kind-gerichtete Sprache (KGS)Sprache“ (KGS, auf Englisch „infant directed speech/motheresemotherese“, Fernald 1985) greifen Eltern und Bezugspersonen junger Kinder in der Regel automatisch zurück. Mit charakteristischen Merkmalen wie einer besonders hohen Tonlage und expressiven Ausdrucksweise, Betonung etc. scheint sie dem Spracherwerb besonders zuträglich zu sein. Eine elektrophysiologische Studie von Zangl & Mills (2007) konnte die Bedeutung der KGS für das Wortlernen belegen. Wurden Kindern im Alter von 6 und 13 Monaten bekannte und unbekannte Wörter in „Erwachsenen-gerichteter Erwachsenen-gerichtete Sprache (EGS)Sprache“ (EGS) und in KGS präsentiert, war eine erhöhte Aktivität in Bezug auf die KGS zu beobachten. Im Vergleich der beiden Altersgruppen zeigte sich, dass die sechs Monate alten Kinder verstärkt auf bekannte Wörter reagierten, die älteren Kinder dagegen auch auf unbekannte Wörter. Das heißt, hier hat eine Entwicklung stattgefunden, die ein Wortlernen in größerem Umfang möglich macht (wie es ja bekanntlich in der Regel in diesem Alter der Fall ist).
Bei den Kindern von Müttern mit Depression hingegen ist dieser Effekt nicht zu finden: Sie reagierten mit sechs Monaten nicht auf die KGS, sondern eher auf die EGS (Larson et al. 2006).
Die Rolle der Väter wurde ebenfalls untersucht. Väter modulieren ihre Sprache etwas anders als Frauen, wobei die Art und Weise offenbar mit der väterlichen Involvierung in die Versorgung des Kindes zusammenhängt. Auf der elektrophysiologischen Ebene zeigte sich, dass 6–8 Monate alte Babys unterschiedlich auf die KGS von Männern oder Frauen reagieren (Sheehan 2008). Diese beiden Studien lassen den Schluss zu, dass die kindliche Reaktion auf KGS oder EGS bzw. auf deren Modifikationen inputabhängig ist. Da sich Kinder an das Sprachverhalten der engsten Bezugspersonen adaptieren, reagieren sie hierauf mit stärkerer neuronaler Aktivität. Ob dies allerdings im Umkehrschluss bedeutet, dass sie in verringertem Maße lernen, ist nicht gesichert und sollte weiter untersucht werden.
Eine Veränderung in der Verarbeitung von Wortmaterial:VerarbeitungWortmaterial war im Alter zwischen 13 und 20 Monaten zu beobachten (Mills, Plunkett, Prat & Schafer 2005). In der Studie wurden den Kindern einzelne Wörter präsentiert, die sie zunehmend effizienter verarbeiteten. Auf der elektrophysiologischen Ebene zeigte sich bei Kindern, die bessere Wortproduzenten (Einschätzung anhand eines Elternfragebogens) waren, eine erhöhte Aktivität in der linken Hirnhälfte. Ein größerer WortschatzWortschatz wird auch mit einer stärker fokalen (d. h. lokal begrenzten) Verarbeitung in Verbindung gebracht. Hieraus wird ersichtlich, dass zwischen der Reorganisation des Gehirns und der Erfahrung mit Sprache (die häufig auch in einem größeren Wortschatz resultiert) ein Zusammenhang besteht.
Kinder mit Late-Talkereinem geringen WortschatzWortschatz (im Durchschnitt unter 50 Wörtern) im Alter von 20 Monaten („late talkers“) zeigten ähnliche neuronale Reaktionen auf einzeln präsentierte Wörter wie jüngere Kinder mit ähnlich kleinem Wortschatz. Daraus schließen die Autoren, dass Erfahrung mit dem Wortschatz und die Intensität des Inputs eine Rolle spielen (Mills, Conboy & Paton 2005). Gerade Kinder mit Spracherwerbsstörungen sind hier im Nachteil, da ihre Sprachentwicklung möglicherweise langsamer und schwerfälliger verläuft und sie den sprachlichen InputInput nicht optimal nutzen können.
Den engen Zusammenhang zwischen Input, Spracherfahrung und Gehirn bestätigte auch eine Studie mit bilingual spanisch-englischen Kindern (Conboy & Mills 2006). Bei Kindern, die laut Auskunft in einem spanischen oder englischen Elternfragebogen eine größere Anzahl an Wörtern beherrschten, zeigte sich eher eine Aktivität in der linken Gehirnhälfte. Da bei (rechtshändigen) Erwachsenen primär die linke Gehirnhälfte für die Sprachverarbeitung zuständig ist, heißt das, dass bessere Sprachleistungen mit einer effizienteren Verarbeitung im Gehirn einhergehen.
N400-Effekte
Mills et al. (2004) stellten fest, dass einsprachige Kinder im Alter von 14 Monaten zwar bekannte von ähnlichen, nicht-existierenden Wörtern unterscheiden können (z. B. „bear“ versus „kobe“), aber noch nicht phonetisch ähnliche Nichtwörter von real existierenden Wörtern („bear“ versus „gare“). Dies war anhand einer N400Negativität von 200–400 ms untersucht worden. Im Alter von 20 Monaten, d. h. mit zunehmendem Input und Erfahrung mit der Sprache, konnten die Kinder bekannte und nicht-existente Wörter sowie phonetisch ähnliche Nichtwörter unterscheiden.
Bei 12 Monate alten Kindern fand sich eine fronto-zentrale Negativität, sobald sie auf die Kongruenz/Inkongruenz zwischen einem Bild und einem auditorischen Stimulus für bekannte oder Pseudowörter reagierten. Mit 19 Monaten trat dieser N400-Effekt nur noch bei Wörtern oder phonotaktisch legalen Wörter:phonotaktisch legaleWörtern, aber nicht mehr bei phonotaktisch illegalen Wörter:phonotaktisch illegaleWörtern auf (Friedrich & Friederici 2005a). Dies zeigt, dass sich mit zunehmendem Wortschatz auch die Repräsentationen der damit verbundenen phonologischen Informationen verfeinern.
Bei 30 Monate alten Kindern, deren Leistungen im produktiven Teil eines deutschen Sprachentwicklungstests (SETK-2) eine Standardabweichung unter der Norm lagen, ließ sich retrospektiv keine adäquate Negativierung auf kontextuell unpassende Wörter und keine Unterscheidung zwischen phonotaktisch legalen und illegalen Wörtern im Alter von 19 Monaten belegen (Friedrich & Friederici 2006). Das heißt, bei Kindern mit einem Risiko für Sprachentwicklungsstörungen:N400-EffekteSprachentwicklungsstörungen sind schon früh sowohl semantische als auch phonologische Repräsentationen der Wörter unzureichend ausgebildet.
Bereits mit 20 Monaten kann der Nachweis einer N400 nicht nur anzeigen, dass die Kinder das Nichtpassen eines Bildes und eines Wortes richtig erkannt haben, sondern auch, dass ihnen Verletzungen von Kategoriegrenzen (z. B. Fahrzeuge versus Tiere) aufgefallen sind, die eine größere Negativität hervorrufen. Das erlaubt bereits in diesem Alter, Aussagen über die Organisation des mentalen Lexikons zu treffen. Das LexikonLexikon von 20 Monate alten Kindern ist so organisiert, dass ähnliche semantische Begriffe enger miteinander verknüpft sind. Bei Kindern, die einen besonders großen Wortschatz hatten, trat der N400-Effekt früher und stärker auf als bei Kindern mit kleinem Wortschatz. In Bezug auf die Topografie im Gehirn wies die Reaktion bei Kindern mit größerem Wortschatz mehr Ähnlichkeit mit der Reaktion von Erwachsenen auf als bei Kindern mit kleinerem Wortschatz (Torkildsen et al. 2006).
In Experimenten mit älteren Kindern konnte auch bei Verletzungen der Semantik bzw. auf der Satzebene (z. B. ∗„Die Katze trinkt den Ball“) eine Reaktion beobachtet werden. So ließ sich bei 19 und 24 Monate alten Kindern eine erwachsenenähnliche N400-Reaktion auf die inkorrekten Objekte evozieren. Bei den jüngeren Kindern waren die Effekte noch breiter verteilt. Dass die Negativität bei Kindern (im Vergleich zu einer erwachsenen Kontrollgruppe) aber insgesamt länger andauerte, spricht für eine größere Anstrengung zur Integration des Objekts (Friedrich & Friederici 2005b).

Auch Kinder mit einem kleinen oder noch keinem produktiven Wortschatz verfügen bereits über ein großes Lexikon. Sie können bekannte von unbekannten Wörtern unterscheiden, reale von nicht-existierenden sowie phonotaktisch legale von illegalen Wörtern. Wie Studien mit bilingualen Kindern zeigen, spielt der Input hierbei eine große Rolle. Mehr InputInput in einer Sprache führt zu einem größeren Wortschatz und zu einer effizienteren Verarbeitung sprachlicher Informationen.

Bereits in diesem Stadium lassen sich Vorhersagen über die spätere Sprachentwicklung machen. Aus Störungen in der Wahrnehmung aller phonetisch-phonologischen Details von Wörtern kann ein mangelnder Aufbau der adäquaten Repräsentationen resultieren. Was derzeit noch aussteht, ist eine neurophysiologische Überprüfung von inputzentrierten therapeutischen Maßnahmen (z. B. über eine Modifikation der Elternsprache) anhand von EKPs.

2.2.3

Grammatikerwerb

Wenn Grammatikerwerb:neurophysiologische BefundeKinder die 50-Wort-Marke überschreiten, beginnt damit meist auch ihr Einstieg in die Produktion von ZweiwortkombinationenZweiwortkombinationen. Dies ist wiederum eine wichtige Voraussetzung für die Verwendung morphologischer und syntaktischer Strukturen. Bei ausreichendem Input:RegularitätenInput können Kinder die darin enthaltenen Regularitäten erkennen bzw. erste Hypothesen über diese Regularitäten bilden. Wie sie dies tun, ist allerdings nach wie vor noch ungeklärt. Nach einem möglichen Erklärungsansatz nutzen Kinder prosodische Regularitäten zur Strukturierung und Segmentierung des Inputs (Kap. 2.1; vgl. Friederici & Oberecker 2008).
In einer deutschen Studie wurden Kindern aktive Sätze mit oder ohne Verletzungen vorgespielt, z. B. „Der Löwe brüllt“ oder „Der Löwe brüllt im Zoo“ als korrekte Sätze bzw. Verletzungen in der Art wie: „∗Der Löwe im _ brüllt“. Zweijährige Kinder konnten syntaktisch korrekte von inkorrekten Sätzen unterscheiden, wie eine späte Positivierung (P600) anzeigte. Bei Kindern, die 2;8 Jahre alt waren (32½ Monate), ließ sich allerdings bereits eine späte links-frontale Negativierung und eine P600P600 evozieren. Bei Erwachsenen traten als Reaktion auf das gleiche Material wie erwartet eine ELANELAN und eine P600 auf (Oberecker et al. 2005; Oberecker & Friederici 2006).
Französische Kleinkinder im Alter von zwei Jahren konnten ebenfalls korrekte von inkorrekten syntaktischen Strukturen unterscheiden. Ihnen wurden Sätze präsentiert, die ein korrektes Nomen oder Verb enthielten („elle la mange/elle prend la mange“; „elle prend la balle/elle la balle“); d. h. hier war vor allem die richtige Interpretation des Artikels bzw. des Objektpronomens gefragt. Die Kinder konnten nicht nur korrekte von inkorrekten Strukturen unterscheiden, sondern verarbeiteten, wie die EKP-Messung zeigte, auch Nomen und Verben bereits unterschiedlich – ähnlich wie Erwachsene (Bernal, Dehaene-Lambertz, Millotte & Christophe 2010).
Im Alter zwischen drei und vier Jahren können Kinder die Verletzung der Semantik (∗„My uncle will blow the movie“) von Verletzungen der Syntax (∗„My uncle will watching the movie“) unterscheiden. Die morphosyntaktischen morphosyntaktische VerletzungenVerletzungen riefen eine P600 hervor, aber noch keine ELAN/LAN. Bei älteren Kindern zeigte sich, wie auch in den anderen Studien, eine eher fokussierte Reaktion, was für eine zunehmende Spezialisierung des Gehirns und eine damit einhergehende größere Effizienz spricht (Silva-Pereyra et al. 2005). Wie in den oben beschriebenen Studien lässt das den Schluss zu, dass morphosyntaktische morphosyntaktische ReanalyseprozesseReanalyseprozesse (wie sie in der P600 reflektiert werden) schon im frühen Kindesalter etabliert sind und dass sich lediglich die automatisierten Prozesse, die durch die ELAN angezeigt werden, im Laufe des dritten Lebensjahres entwickeln (Friederici & Oberecker 2008).

Schon sehr früh können Kinder korrekte von inkorrekten Sätzen unterscheiden, und auf der neurophysiologischen Ebene lassen sich bereits im Laufe des dritten Lebensjahres – in Abhängigkeit vom Paradigma – sogar automatische syntaktische Verarbeitungskomponenten wie die ELAN ableiten. All das in einem Alter, in dem die meisten Kinder gerade mal Zweiwortkombinationen produzieren.

Auch wenn derzeit noch keine Studien zur frühen morphologischen oder syntaktischen Verarbeitung bei jüngeren Kindern mit Sprachentwicklungsstörungen vorliegen, ist anzunehmen, dass bei ihnen gerade die hochautomatisierten Verarbeitungsroutinen gestört sein könnten. Bei Schulkindern und jungen Erwachsenen (10–21 Jahre) konnte als Reaktion auf morphosyntaktische Verletzungen eine P600P600, aber keine ELAN registriert werden (Fonteneau & van der Lely 2008). Eine N400 ließ sich bei solchen Verletzungen ebenfalls beobachten (wie bei Zweitsprachlernern, vgl. Tanner et al. 2013). Sabisch et al. (2009) konnten ebenfalls keine links-anteriore Negativierung, wohl aber eine P600 bei knapp zehnjährigen Kindern mit SSES nachweisen. Die Ergebnisse der beiden Studien lassen den Schluss zu, dass bei Kindern mit SSES die sprachverarbeitenden Prozesse beim Verstehen von Sätzen wahrscheinlich langsamer oder sogar anders als bei normal entwickelten Kindern ablaufen, da die frühe Erfassung von morphosyntaktischen Elementen bei ihnen noch nicht nachweisbar ist.

2.3

Fazit

Untersuchungen der ereigniskorrelierten Potenziale haben in den letzten Jahren detaillierte Einblicke in Sprachverarbeitungsprozesse bei normal entwickelten und sprachlich auffälligen Kindern ermöglicht.
Im Überblick wurde dargestellt, wie sich die Verarbeitung beim kindlichen Lerner verändert und entwickelt – vom Erkennen phonetisch-phonologischer Unterschiede, der Diskrimination von bekanntem und unbekanntem Wortmaterial, über die Verarbeitung einfacher Wort- und Semantikaspekte der Sprache mit dem Erkennen von syntaktischen und morphologischen Verletzungen bis hin zur feineren und automatischen Analyse dieser Verletzungen.
Insgesamt sind bereits viele elektrophysiologische Komponenten in ähnlicher Ausprägung wie bei Erwachsenen vorhanden (Friederici 2006). Es gibt offensichtlich Spracherwerb:Abfolge von EKP-Komponenteneine spracherwerbsabhängige Abfolge, in der die erwachsenenähnlichen Komponenten erscheinen: N400 → P600 → (E)LAN, d. h. Wortschatz, syntaktische Analyse/Reanalyse und dann automatische morphosyntakische Fehlererkennung. Diese Abfolge wird interessanterweise auch bei erwachsenen Zweitsprachlernern (vgl. Steinhauer, White & Drury 2009) beobachtet, sodass hier beim kindlichen Erstsprachlerner ähnliche Prozesse ablaufen könnten. Sowohl bei Erst- als auch bei Zweitsprachlernern steht zunehmend auch der direkte Zusammenhang zwischen sprachlichen Leistungen und neuronalen Veränderungen im Fokus der Untersuchungen.
Welche Bedeutung Qualität und Quantität des Inputs aus der Umgebung haben, wird in vielen Studien untersucht. Wie zuvor berichtet, lassen sich in einer optimalen Lernumgebung z. B. schon nach zwei Monaten neuronale Veränderungen durch den Erwerb einer Sprache beobachten.
Interventionsstudien bei Kindern mit geringem Wortschatz (z. B. Late-Talker) und Studien, die den direkten Einfluss auf die neuronale Verarbeitung untersuchen, stehen noch aus. Die Tatsache aber, dass sich Kinder schon früh z. B. auf ihren Namen oder auf an sie gerichtete Sprache konzentrieren, zeigt ihre Bereitschaft, den Input aufzunehmen und ihn bestmöglich mit der größten Aufmerksamkeitszuwendung zu verarbeiten.
Bei Kindern mit Störungen des Spracherwerbsstörungen:abweichende VerarbeitungsmusterSpracherwerbs oder mit einem Risiko für Störungen des Spracherwerbs zeigen sich schon früh abweichende Muster der Verarbeitung. Bereits kurz nach der Geburt kann beobachtet werden, dass sie akustische und phonetische Signale verändert oder reduziert verarbeiten. Diese defizitäre Wahrnehmung beeinträchtigt den Aufbau eines adäquaten Lexikons mit spezifizierten semantischen und phonologischen Einträgen. Außerdem hat die gestörte Aufnahme der Prosodie möglicherweise Auswirkungen auf das Erkennen von Fehlern der Morphosyntax und eine mangelnde Automatisierung von Verarbeitungsprozessen zur Folge.

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