Towards fluent speech production - coding, reorganisation and neuromodulation in the speech motor cortex
Final Report Abstract
Transkranielle Magnetstimulation und Magnetresonanztomographie geben wichtige Einblicke in die Pathophysiologie des idiopathischen Stotterns. Transkranielle Magnetstimulation über dem sprechmotorischen Kortex zeigt auf, dass die Modulation der Erregbarkeit dieser Hirnregion bei Personen, die Stottern, eingeschränkt ist. Diese Einschränkung der Modulationsbreite scheint die zuverlässige Auswahl von Sprechbewegungen zu behindern. Interessanterweise scheint die feedforward- und feedback-gesteuerte sprechmotorische Kontrolle eine Hemisphärenspezialisierung hinsichtlich der Länge eines Sprechereignisses aufzuweisen. Während kurze, schnelle Ereignisse mit einer gesteigerten Erregbarkeit des linken sprechmotorischen Kortex assoziiert sind, sind langgezogenen Ereignisse mit einer stärkeren Erregbarkeit des rechten sprechmotorischen Kortex assoziiert. Diese hemisphärenspezifischen Dynamiken der sprechinduzierten Erregbarkeitsmodulation sprechen gegen die ursprünglich angestrebte Verwendung einer Neuromodulationsmethode (tDCS), die eine tonische Hemmung oder Fazilitation der Erregbarkeit von stimulierten Netzwerken bezweckt. Vielmehr scheinen alternative Verfahren, wie beispielsweise eine closed-loop (EEG)-gesteuerte ereigniskorrelierte transkranielle Stimulation eine adäquatere Methode zur Verminderung der Stotterstärke darzustellen. Die verminderte Modulationsbreite der Erregbarkeit des sprechmotorischen Kortex bei Erwachsenen, die Stottern, könnte mit einer Basalganglienstörung zusammenhängen, die beim idiopathischem Stottern vermutet wird. Tatsächlich konnten wir in zwei weiteren Untersuchungen zeigen, dass die Substantia Nigra, eine Kernstruktur der Basalganglien, bei Erwachsenen, die stottern, Veränderungen aufweist. Zum einen ist die Aktivierung der Substantia Nigra während der Vorbereitung einer motorischen Antwort positiv mit der Stotterschwere korreliert. Zum anderen ist die Substantia Nigra bei Erwachsenen, die stottern, kleiner als bei flüssig-sprechenden Versuchspersonen. Es liegt nahe, dass die veränderte Funktionsweise der Substantia Nigra und die veränderte Erregbarkeit des sprechmotorischen Kortex zusammenhängen, da die Erregung des motorischen Kortex durch Basalganglien-Schleifen, via Thalamus, kontrolliert wird.
Publications
- (2018) Altered morphology of the nucleus accumbens in persistent developmental stuttering. Journal of fluency disorders 55 84–93
Neef, Nicole E.; Bütfering, Christoph; Auer, Tibor; Metzger, F. Luise; Euler, Harald A.; Frahm, Jens; Paulus, Walter; Sommer, Martin
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jfludis.2017.04.002) - (2015). Speech dynamics are coded in the left motor cortex in fluent speakers but not in adults who stutter. Brain, 138(3), 712–725
Neef, Hoang, T. N. L., Neef, A., Paulus, W., & Sommer, M.
(See online at https://doi.org/10.1093/brain/awu390) - (2015). The neurobiological grounding of persistent stuttering: from structure to function. Current Neurology and Neuroscience Reports, 15(9), 1–11
Neef, Anwander, A., & Friederici, A. D.
(See online at https://doi.org/10.1007/s11910-015-0579-4)
