Cognitieve controle en stotteren

Faculteit Psychologie en Pedagogische Wetenschappen Eerste Master Psychologie Eerste examenperiode Academiejaar 2011 - 2012

Cognitieve controle en stotteren Masterproef neergelegd tot het behalen van de graad van master in de psychologie, afstudeerrichting theoretische en experimentele psychologie door Lize Van der Linden

Promotor: Dr. Arnaud Szmalec Medepromotor: Prof. Dr. Robert Hartsuiker

COGNITIEVE CONTROLE EN STOTTEREN

Abstract Pathologisch stotteren is een frequent voorkomend probleem dat ongeveer 1% van de populatie treft. Er heerst momenteel nog veel debat in de literatuur over de bijdrage van het werkgeheugen aan stotteren. In een eerste experiment wordt getracht een antwoord te geven op de controverse die momenteel in de literatuur heerst over het feit of stotteren al dan niet daalt wanneer het werkgeheugen wordt belast. Verwacht wordt dat het aantal onvloeiendheden zal dalen bij pathologische stotteraars bij belasting van het werkgeheugen, terwijl het zal toenemen bij vloeiende controlepersonen. Deze hypothese wordt gesteld op basis van de bevinding dat pathologische stotteraars hypervigilantie vertonen in gebieden die instaan voor cognitieve controle en dat deze hypervigilantie afneemt bij dubbeltaken en er daardoor minder onvloeiendheden zullen optreden. In een tweede en derde experiment wordt de hypothese onderzocht dat gediagnosticeerde stotteraars beter presteren op taken die beroep doen op cognitieve controle omwille van het feit dat gediagnosticeerde stotteraars overactiviteit vertonen in de rechter inferieur frontale gyrus en andere gebieden die een rol spelen bij cognitieve controle, zoals de basale ganglia. In het tweede experiment wordt gebruik gemaakt van een taak die specifiek beroep doet op de rechter inferieur frontale gyrus. In een derde experiment wordt deze hypothese onderzocht met een test die cognitieve controle in het algemeen meet, namelijk de Eriksen Flankertaak. Hier wordt nagegaan of er kan worden besloten dat mensen die stotteren in het algemeen een hogere mate van cognitieve controle hebben vergeleken met controles.

2


Stotteren is een spraakstoornis die ongeveer 1% van de populatie treft (Bloodstein & Bernstein, 2008) en wordt gekenmerkt door onvrijwillige herhalingen, blokken of verlengingen in de uitspraak van spraakelementen, met inbegrip van klanken, lettergrepen en woorden (Foundas et al., 2004). In deze studie wordt de cognitieve basis van stotteren onderzocht met behulp van drie experimenten. Werkgeheugen en stotteren Het werkgeheugen is universeel herkend als een neurocognitief systeem dat tijdelijke opslag voorziet en instaat voor de verwerking van inkomende informatie (Bajaj, 2007). Het werkgeheugen wordt gedefinieerd als het systeem dat actief informatie bijhoudt in het geheugen om zowel verbale als non-verbale taken uit te voeren, zoals redeneren en begrijpen, en om deze informatie beschikbaar te stellen voor verdere informatieverwerking (Becker & Morris, 1999). Er bestaan verschillende theorieën over de werking van het werkgeheugen bij de typische, vloeiend sprekende populatie. Een belangrijke en invloedrijke theorie is die van Baddeley en Hitch (1974), later herwerkt door Baddeley (2000). Deze theorie staat bekend als het multicomponenten model van het werkgeheugen. Dit model ziet het werkgeheugen als een systeem met verschillende componenten waaronder een centrale of executieve verwerker en twee slaafsystemen: de fonologische loop en het visuospatiale schetsblad. Een andere component is de episodische buffer, welke wordt gecontroleerd door de centrale verwerker en instaat voor de coördinatie tussen de overige componenten en het lange termijngeheugen. Alle componenten in dit model, uitgezonderd de centrale verwerker, leveren een gespecialiseerde bijdrage aan informatieverwerking. De fonologische loop draagt bij tot het bijhouden van fonologische informatie en voorkomt het vergeten van zijn inhoud omwille van een continue articulatie. Het visuospatiale schetsblad verwerkt visuele en spatiale informatie. De centrale verwerker is verantwoordelijk voor het richten van de aandacht naar relevante zaken, het onderdrukken van irrelevante informatie en ongepaste acties en staat ook in voor de coördinatie van de aandacht wanneer meerdere taken simultaan moeten worden uitgevoerd. Twee componenten van het model van Baddeley en Hitch (1974) zijn in voorgaand

3


onderzoek belangrijk gebleken voor verschillende communicatiestoornissen waaronder stotteren: de fonologische loop en de executieve verwerker. De fonologische loop of het fonologisch werkgeheugen en stotteren. Verschillende studies toonden reeds aan dat er verschillen bestaan tussen de werking van de fonologische loop van personen die stotteren en typische volwassenen. De rol van de fonologische loop wordt onderzocht met behulp van stilleestaken en leestaken waar luidop moet worden gesproken (Bosschardt, 1990; Bosschardt & Nandyal, 1988). Leestaken worden gebruikt om het fonologisch werkgeheugen te meten omdat lezen beroep doet op tijdelijke opslag van visuele informatie, fonologische decodering en zinsbegrip (Baddeley & Hitch, 1974; Jorm, 1979; Shankweiler, Liberman, Mark, Fowler, & Fisher, 1979). Bosschardt (1990) toonde aan dat personen die stotteren meer tijd nodig hebben voor stillezen dan vloeiend sprekende personen en dat personen die stotteren slechter presteren op herkenningstaken en taken waar ze nonwoorden moeten herhalen. Deze resultaten veronderstellen een lager vermogen van het fonologisch geheugen voor personen die stotteren. Een andere methode waarmee de werking van de fonologische loop kan worden onderzocht, is met behulp van nonwoord repetities (Anderson, Wagovich, & Hall, 2006; Hakim & Ratner, 2004; Ludlow, Siren, & Zikria, 1997). In nonwoord repetitietaken moeten participanten verzonnen woorden herhalen die geen semantische inhoud hebben, maar wel correct de fonetische regels volgen. Het wordt verondersteld dat mensen bij het herhalen van nonwoorden beroep doen op de opslagcomponent van de fonologische loop (Cathercole, Willis, Baddeley & Emslie, 1994) die de fonologische opslag, encodering en het oproepen medieert zonder de effecten van lexicale kennis (Montgomery, 2004). Ludlow et al. (1997) deden een studie met nonwoord repetitie waarin ze onderzochten of efficiënte spraak-taal verwerking bij volwassenen die stotteren kan geïndexeerd worden aan het vermogen van de personen om nieuwe fonologische sequensen te leren, zoals nonwoorden. Participanten kregen twee nonwoorden aangeboden die bestonden uit meerdere syllaben. Oproep accuraatheid werd gemeten door het aantal fouten te tellen dat werd gemaakt in de fonemen van de targetwoorden. Dezelfde nonwoorden werden herhaaldelijk aangeboden om het vermogen te meten waarmee men nieuwe sequensen leerde. Resultaten toonden aan dat stotterende personen een significant tragere leercurve vertoonden en meer fonologische

4


fouten maakten in de sequensen. De executieve of centrale verwerker en stotteren. De betrokkenheid van de centrale verwerker bij stotteren wordt onderzocht met behulp van dubbeltaak studies (zie Perkings, Kent, & Curlee, 1991). In dubbeltaak studies moeten participanten hun aandacht simultaan richten op twee (of meer) taken, zoals bijvoorbeeld simultaan visueel en verbaal materiaal verwerken (vb. Loisy & Roulin, 2003). In het onderzoek naar de rol van het werkgeheugen bij stotteren heerst vandaag de dag een controverse. Sommige dubbeltaak studies vinden immers dat stotteren vermindert onder belasting van het werkgeheugen (vb. Arends, Povel, & Kolk, 1988; Vasic & Wijnen, 2005), terwijl andere studies het tegenovergestelde patroon vinden (vb. Bosshardt, 2002; Caruso, Chodzko-Zajko, Bidinger, & Sommers, 1994). Arends et al. (1988), bijvoorbeeld, stelden een paradigma op waar participanten simultaan een bewegende stip op het scherm moesten volgen en 1 van 3 taken moesten uitvoeren. De drie taken waren tellen, achterwaarts tellen en een verhaal vertellen. Deze onderzoekers vonden dat de frequentie van stotteren significant verlaagde in de conditie waar subjecten verhalen moesten vertellen. Het tegenovergestelde patroon werd ook gevonden. In de studie van Bosschardt (2002), bijvoorbeeld, moesten participanten simultaan continu drie multisyllabische woorden herhalen (met fonologisch gelijkende of niet gelijkende sequensen) en ze moesten ofwel woorden in stilte lezen, ofwel woorden memoriseren. Bosschardt vond dat personen die stotteren significant meer onvloeiendheden vertoonden tijdens woord repetities wanneer fonologisch gelijkende woorden gelezen of bijgehouden werden. Deze zijde van de controverse wordt ondersteund door neuroimaging studies waar een grotere activatie wordt gevonden in corticale gebieden wanneer personen die stotteren gelijktijdige taken uitvoeren die beroep doen op het fonologische geheugen (De Nil & Bosschardt, 2002). Vasic en Wijnen (2005) interpreteerden hun bevinding van een lagere frequentie van stotteren wanneer het werkgeheugen belast wordt, volgens een spraak-monitoring perspectief. Deze onderzoekers stelden de hypothese dat “stotteren wordt veroorzaakt door een slecht functionerend monitoring proces” (Vasic & Wijnen, 2005, pag. 226). Ze stelden vast dat personen die stotteren een hypervigilant monitoringsysteem hebben dat de aandacht continu richt op de mogelijkheid om een spreekfout te maken. Volgens deze hypothese zou men de bevinding dat stotteren verlaagt wanneer het werkgeheugen

5


wordt belast, kunnen ondersteunen omdat de spraakmonitor afgezwakt wordt wanneer sprekers hun aandacht richten op de taken onder dubbeltaak condities. Deze hypothese werd recent bevestigd door een studie van Arnstein, Lakey, Compton, en Kleinow (2011). In deze studie werd via EEG-afname aangetoond dat er een grotere ERN en een grotere Pe voorkomen bij volwassenen die stotteren in vergelijking met typische volwassenen. De ERN en de Pe zijn twee golven in het EEG-patroon die worden gelijkgesteld met het error-monitoringsysteem in het brein. Het feit dat er een hogere amplitude werd aangetroffen, biedt evidentie voor een hypervigilant errormonitoringsysteem. Cognitieve controle en stotteren Cognitieve controle is een breed begrip dat verwijst naar de processen die de verwerking van informatie en het aanpassen aan een variërende omgeving mogelijk maken. Cognitieve controle processen houden heel wat mentale operaties in, zoals doel of context representaties en strategische processen zoals aandacht richten en stimulusrespons mapping (Norman & Shallice, 1986). Vaak gebruikte paradigmata om cognitieve controle te onderzoeken zijn de Strooptaak (Stroop, 1935) en de Eriksen Flankertaak (Eriksen & Eriksen, 1974). In de Strooptaak (Stroop, 1935) krijgen participanten verschillende kleurwoorden aangeboden in verschillende inktkleuren. De taak bestaat er in om zo snel mogelijk de inktkleur van het woord te formuleren en de inhoud van het woord te negeren. Resultaten wezen op een moeilijkheid om in incongruente trials, dit zijn trials waar het kleurwoord verschillend is van de inktkleur (bijvoorbeeld ‘groen’ in een rode kleur), snel de juiste inktkleur te formuleren. Mensen zijn geneigd om automatisch het woord te lezen en dit zorgt voor interferentie tussen inktkleur en kleurwoord. De Flankertaak (ook wel Eriksen flankertaak of Eriksen-taak genoemd; Eriksen & Eriksen, 1974) is een reactietaak die is ontworpen om het vermogen tot selectief richten van de visuele aandacht op een centrale ruimtelijke positie te meten. Participanten krijgen een visuele stimulus aangeboden en er wordt hen gevraagd enkel aandacht te richten naar het centrale item in het midden van flankers of distractoren. Deze distractoren kunnen identiek zijn aan het centrale item (congruente trials) of tegengesteld zijn aan het centrale item (incongruente trials). Resultaten wezen opnieuw op tragere reactietijden bij incongruente trials. fMRI-studies toonden aan dat cognitieve controle gelokaliseerd kan worden in de

6


frontale cortex (Wagner, Bunge, & Badre, 2004). Aron, Fletcher, Bullmore, Sahakian en Robbins (2003) vonden dat schade aan een bepaald deel van de frontale cortex, namelijk de rechter inferieur frontale cortex (IFC), leidt tot tragere stoptijden bij een stopsignaaltaak. Aron, Monsell, Sahakian, en Robbins (2004) onderzochten dit hersengebied verder en vonden dat de mate van schade aan de rechter IFC ook een significante voorspeller is voor de mate van gedragsmatige problemen bij het taakwisselen. In dit onderzoek werd immers aangetoond dat personen met schade aan de rechter IFC veel meer fouten maken bij incongruente trials in de Strooptaak. Neuroimaging onderzoek heeft aangetoond dat personen die stotteren een verhoogde activatie vertonen in de rechter inferieur frontale cortex (Loucks, Kraft, Choo, Sharma, & Ambrose, 2011; Prebeisch et al., 2003). In een fMRI studie van Prebeisch et al. (2003) werden participanten gevraagd om voor te lezen en er werd activatie gevonden in de rechter frontale operculum bij vloeiende spraak bij de stotterende groep, maar niet bij de vloeiende groep. Zij concludeerden hierdoor dat de hyperactiviteit in de rechter hemisfeer, en dan voornamelijk in de frontale gebieden, functioneert als compensatiemechanisme om vloeiende spraak te verkrijgen. In een fMRI studie van Loucks et al. (2011) kregen participanten de taak om een prentbenoemingstaak en een foneem-monitoringstaak uit te voeren. Resultaten toonden hogere activatie in de rechter inferieur frontale gyrus tijdens prentbenoemingstaken bij stotterende volwassenen in vergelijking met typische, vloeiende controlepersonen. Onderzoek bevestigde de contributie van de basale ganglia, een hersenstructuur die voornamelijk instaat voor motorische controle, aan cognitieve controle (zie Heyder, Suchan, & Daum, 2003, voor een overzicht). Bij personen die stotteren worden afwijkingen gevonden in de basale ganglia. Zo worden er meer tik-achtige onvrijwillige herhalingen gevonden bij het produceren van spraak dan niet-stotterende controles (Mulligan, Anderson, Jones, Williams, & Donaldson, 2003). Bovendien werden positieve effecten gevonden van dopamine agonisten (haloperidol, risperidone, olanzapine; Burns, Brady, & Kuruvilla, 1978) en negatieve effecten van L-Dopa op de vloeiendheid van gesproken taal. Dit biedt indirecte evidentie van een hyperdopaminerge staat bij personen die stotteren en dus voor een afwijking in de basale ganglia (Anderson, Hughes, Rothi, Crucian, & Heilman, 1999; Brady, 1991; Brady, 1998; Louis, Winfield, Fahn, & Ford, 2001; Maguire, Riley, Franklin, & Gottschalk,

7


2000; Wu et al., 1997). Samenvattend kan worden gesteld dat personen die stotteren een verhoogde activatie vertonen in gebieden die een belangrijke rol spelen in cognitieve controle, als compensatiestrategie om vloeiend te kunnen spreken. In deze studie wordt de hypothese naar voor geschoven dat deze hyperactiviteit aanleiding geeft tot een beter presteren op taken die beroep doen op cognitieve controle.

Huidig onderzoek In dit onderzoek wordt de cognitieve basis van stotteren nagegaan met behulp van 3 experimenten. De volgorde van de experimenten wordt gecontrabalanceerd over de participanten om mogelijke volgorde-effecten uit te sluiten. Alle participanten nemen aan de drie experimenten deel. Experiment 1 Een mogelijke verklaring voor de controverse die heerst over de rol van het werkgeheugen - en meer bepaald van de centrale verwerker zoals in het model van Baddeley en Hitch (1974) - binnen stotteren, is het feit dat voorgaande studies geen onderscheid maakten tussen stotteren binnen een gezonde, typische populatie en pathologisch stotteren. In deze studie wordt getracht een antwoord te geven op de controverse die momenteel in de literatuur heerst door een duidelijk onderscheid te maken tussen deze twee vormen van stotteren. Zoals reeds in de inleiding aangegeven, wordt de rol van de centrale verwerker onderzocht met behulp van dubbeltaak studies. In dit deel van deze studie wordt met behulp van een dubbeltaakstudie nagegaan of er een effect is van een tweede taak die beroep doet op het werkgeheugen, namelijk een geluidsdiscriminatietaak, op de proportie stotteren bij een prentbenoemingstaak en of dit effect verschillend is bij een stotterende populatie tegenover een vloeiend sprekende populatie. Verwacht wordt dat personen die stotteren een significante verlaging van stotteren zullen vertonen bij het uitvoeren van een dubbeltaak en dat dit patroon bij controlepersonen omgekeerd zal zijn. Participanten. Aan dit experiment nemen 30 subjecten deel die gediagnosticeerd zijn als stotteraar, en 30 gematchte controlepersonen. Participanten worden gematcht op

8


geslacht, leeftijd, educatie en inkomen en mogen niet lijden aan een neurologische aandoening. De groep stotterende mensen wordt gerekruteerd in samenwerking met stottertherapeuten Gert Reunens en Caroline Moerenhout (vzw BEST). Alle mensen die pathologisch stotteren volgen therapie in de praktijk van vzw BEST en zijn bijgevolg gediagnosticeerd pathologische stotteraar. Alle participanten worden vergoed voor hun deelname. De gediagnosticeerde stotteraars krijgen €20 voor deelname en de controlepersonen krijgen €6 voor deelname. Er wordt aan alle participanten bij de aanvang van het experiment gevraagd om een informed-consent formulier te ondertekenen en een korte vragenlijst in te vullen ter bevestiging van een correcte matching. Stimuli. Voor de procedure van dit experiment wordt gesteund op de stimuli en de procedure zoals gebruikt in het experiment van Hartsuiker en Notebaert (2010). In dit experiment werden 20 netwerken geconstrueerd die bestonden uit acht onderling verbonden zwart-wit getekende afbeeldingen (zie figuur 1 voor een voorbeeld van een netwerk). De tekeningen konden verbonden zijn via één, twee of drie rechte lijnen of bogen. Rechte lijnen waren horizontaal, verticaal of diagonaal. Bogen konden horizontaal of verticaal zijn en groot of klein. De route doorheen het netwerk werd aangeduid door een bewegende rode stip, die het netwerk doorliep in 9 stappen, wat in totaal 42s in beslag nam. Dit was gedetermineerd als zijnde een natuurlijke spreeksnelheid in een pilootexperiment (zie Hartsuiker en Notebaert, 2010, voor argumentatie).

Figuur 1. Een voorbeeld van een netwerk.

9


Om de netwerken op te bouwen werden 160 tekeningen geselecteerd uit de figuurdatabase van Severens, van Lommel, Ratinckx, en Hartsuiker (2005). Tachtig figuren hadden een hoge en tachtig een lage naamovereenkomst. Naamovereenkomst was gebaseerd op de H-statistiek (Snodgrass & Vanderwart, 1980). De figuren werden gematcht volgens log frequentie, aantal syllaben en aantal fonemen van de meest dominante naam. Elk netwerk bevatte 4 prenten met een lage naamovereenkomst en 5 met een hoge naamovereenkomst. Voor de dubbeltaak fase wordt gebruik gemaakt van twee verschillende en gemakkelijk discrimineerbare tonen met een frequentie van 262 Hz en 524 Hz. Elke toon duurt 200 ms. Geluiden worden afgespeeld via externe luidsprekers. Procedure. Participanten worden getest in een stille ruimte en nemen plaats achter een laptop, met hun rechterhand nabij het klavier van een tweede laptop (zie bijlage 1 voor een voorstelling van het proefopzet). Aan het begin van het experiment is er een familiarisatie fase waar participanten de prenten in een random volgorde aangeboden krijgen samen met de dominante naam voor elke prent. Er wordt gevraagd deze prenten samen met hun naam te bestuderen. Daarna volgt de eigenlijke test fase. De test fase bestaat uit twee delen: een enkeltaak en een dubbeltaak. Deze twee fasen worden in een gecontrabalanceerde volgorde aan de participanten aangeboden om mogelijke volgorde-effecten uit te sluiten. In de enkeltaak fase krijgen subjecten de instructie om een accurate beschrijving van het netwerk te geven met behulp van volledige zinnen en om deze beschrijving in het tempo van de stip op het scherm te doen. Er wordt benadrukt dat een volledige beschrijving de route van de stip inhoudt en ook de vorm en de richting van de lijnen. Er wordt eveneens vermeld dat het niet noodzakelijk is om de prent te benoemen met de naam die in de familiarisatie fase aan de prent is gegeven. Participanten voeren eerst twee voorbeeldnetwerken uit. Het eerste netwerk wordt beschreven door de proefleider om de taak te illustreren en het tweede netwerk wordt beschreven door de participant. Er wordt feedback gegeven bij inaccurate uitvoering van de taak indien nodig. Tenslotte worden 10 experimentele netwerken uitgevoerd in een random volgorde. Om een trial te starten drukken de participanten op spatie waardoor het netwerk op het scherm verschijnt. Er wordt tijd gegeven om het netwerk te bestuderen en wanneer de participant klaar is, drukt hij of zij opnieuw op spatie waardoor de stip over het scherm

10


begint te lopen. De spraak van de participanten wordt opgenomen met behulp van een dictafoon. In de dubbeltaak fase krijgen subjecten dezelfde instructie om het netwerk te beschrijven, maar ze krijgen de bijkomende taak om geluiden te onderscheiden als zijnde een lage of een hoge toon door respectievelijk ‘V’ en ‘N’ in te drukken. Deze belasting van het werkgeheugen blijkt een effectieve belasting te zijn (zie Szmalec, Vandierendonck, & Kemps, 2005, voor een uitgebreide argumentatie). Het inter-trial interval tussen de geluiden duurt random ofwel 900ms, ofwel 1500ms om anticipatie op de toon uit te sluiten. Om een trial te starten drukken de participanten op spatie waardoor het netwerk op het scherm verschijnt. Er wordt tijd gegeven om het netwerk te bestuderen en wanneer de participant klaar is, drukt hij of zij opnieuw op de spatiebalk waardoor de stip over het scherm begint te lopen. Wanneer de participant op de spatiebalk drukt, start eveneens de tweede taak waarbij geluiden moeten worden gediscrimineerd. Tussen de trials geeft de proefleider feedback wanneer dit noodzakelijk is. De spraak van de participanten wordt opgenomen met behulp van een dictafoon. Er worden 10 netwerken met geluidsdiscriminatie doorlopen. Data analyse. Alle netwerken worden getranscribeerd door 2 onafhankelijke codeerders. De transcripties bevatten een orthografische beschrijving van de spraak van de subjecten, onderbroken met codes voor elke onvloeiendheid die wordt gedetecteerd. Onvloeiendheden worden onderverdeeld in 4 categorieën: zelfcorrecties, repetities, pauzes en blokkeringen. Onder zelfcorrecties worden correcties van versprekingen, toevoegingen, weglatingen en andere correcties gerekend. Repetities zijn alle herhalingen van geluiden, syllaben en (delen van) zinnen. Tot de categorie pauzes wordt alles gerekend waarbij de spreker vertraagd in spreektempo door stil te zijn, een woord in te voegen zoals euhm of door verlenging van een spreekgeluid. Blokkeringen zijn alle condities waarbij de spreker blijft vasthangen aan een bepaalde klank (vb. b-b-bbaby). Het aantal gemaakte fouten wordt geanalyseerd met behulp van het gegeneraliseerd lineaire gemixte-effectenmodel (GLME), met participanten en items als gekruiste random effecten. De afhankelijke variabelen zijn de proportie onvloeiendheden (van elk type), zelfcorrecties, repetities en pauzes. Deze methode werd gekozen naar aanleiding van Jaeger (2008). Jaeger waarschuwde dat de klassieke variantieanalyse op

11


categorische data kan leiden tot foutieve data. De data van de geluidsdiscriminatietaak wordt geanalyseerd met behulp van een t-test om na te gaan of er verschillen zijn in het aantal gemaakte fouten of reactietijd tussen beide groepen. Discussie. In dit experiment wordt nagegaan of het aanbieden van een secundaire taak een verhoging of een verlaging in het percentage van gemaakte haperingen inhoudt. Indien er een verlaging van stotteren wordt gevonden bij de groep gediagnosticeerde stotteraars en deze significant verschillend is van de gematchte controlegroep, dan biedt dit bevestiging voor onze hypothese dat personen die pathologisch stotteren een hypervigilant monitoringsysteem hebben en dat deze hyperactiviteit wordt verlaagd wanneer andere delen van de hersenen die instaan voor het werkgeheugen, worden belast. Experiment 2 In een tweede experiment wordt de hypothese onderzocht dat gediagnosticeerde stotteraars anders presteren op taken die beroep doen op cognitieve controle omwille van het feit dat gediagnosticeerde stotteraars overactiviteit vertonen in de rechter inferieur frontale gyrus (Loucke et al., 2011; Prebeisch et al., 2003). Deze taak is overgenomen uit een studie van Verbruggen, Aron, Stevens, en Chambers (2010). In deze studie werd aangetoond dat de taak die deze onderzoekers ontwierpen, beroep doet op de rechter inferieur frontale gyrus. Verwacht wordt dat personen die stotteren een betere prestatie zullen vertonen in deze taak omwille van overactiviteit in de rechter inferieur frontale gyrus. Participanten. Dezelfde participanten als in het eerste experiment nemen deel aan het experiment. Stimuli en procedure. De taak is geprogrammeerd in Matlab, gebruik makend van Psychtoolbox (Brainard, 1997). De primaire taak is om zo snel mogelijk de kleur van de cue te benoemen door ‘J’ of ‘K’ te drukken op een toetsenbord met de rechterhand (zie figuur 3). De kleur-respons mapping wordt constant gehouden over de participanten en wordt gecontrabalanceerd over de participanten. Cues zijn groen of blauw en bestaan in drie varianten: “+”, “x” en “=”. Deze cues bepalen de context waarbinnen de taak moet worden uitgevoerd. Wanneer de cue een “+” is, dan is de context een dubbel-signaal context. Wanneer de cue een “x” is, dan is de context een stop-signaal context. Wanneer de cue een “=” is, dan is de context een signaal-negeer context. Een derde van de trials

12


zijn signaaltrials, dit zijn trials waarbij het symbool op het scherm even oplicht. Bij signaal-negeer contexten dienen participanten ‘J’ of ‘K’ te drukken, afhankelijk van de kleur waarin het symbool op het scherm staat en van de respons mapping. In deze context mag de participant de signalen negeren. Bij dubbel-signaal contexten dienen participanten bijkomend op de spatiebalk te drukken met hun rechterduim wanneer het symbool op het scherm oplicht. In deze trials moeten ze dus zowel de kleur aangeven met de toetsen ‘J’ of ‘K’ als op de spatiebalk drukken. Wanneer het symbool op het scherm niet oplicht, dan dienen de participanten de kleur aan te geven waarin het symbool wordt weergegeven. Bij stopsignaal trials moeten participanten hun antwoord proberen te inhiberen wanneer het symbool oplicht. In trials waar het symbool niet oplicht, dienen participanten aan te geven in welke kleur het symbool wordt weergegeven. Zie figuur 2 voor een voorbeeld van een dubbel-signaal context en bijlage 2 voor de overige contexten.

Figuur 2. Voorbeeld van een dubbel-signaal context. In deze context wordt 4 maal na elkaar het symbool ‘+’ aangeboden. In dit voorbeeld dient de participant ‘J’ te antwoorden bij een blauwe stimulus en ‘K’ bij een groene stimulus. Wanneer het symbool niet oplicht, dan dient de participant aan te geven in welke kleur de cue op het scherm wordt afgebeeld. Wanneer de cue oplicht, dan dient de participant bijkomend op de spatiebalk te drukken.

De taakcontext wisselt random elke vier trials en elke context komt voor met

13


eenzelfde kans. Context herhalingen, dit is 2 maal vier trials na elkaar in dezelfde context, worden verwijderd uit het design. De eerste trial van elke context start met de aanbieding van een zwarte cue. Na 500ms verandert de cue van kleur. In trial 1 tot 3 binnen een context verandert de cue terug in een zwarte cue na 1500ms, op de 4e trial binnen een context, wordt de cue verwijderd na 1500ms. Er is een inter-trial interval van 250ms. Respons registratie begint wanneer de eerste gekleurde cue verschijnt op het scherm en eindigt wanneer de laatste cue van het scherm verdwijnt. Bij signaal trials wordt de cue vet gedrukt gedurende 250ms na een variabel delay. Bij signaal-negeer trials en dubbel-signaal trials is het interval 100, 250 of 400ms. Deze intervallen komen voor met een gelijke kans en worden random gekozen. Bij stopsignaal trials wordt het interval initieel op 200ms gezet en het wordt continu aangepast volgens een tracking procedure om een benaderde kans te verkrijgen om te stoppen met een kans van 0.5. De SOA (d.i. het moment waarop het interval begint) wordt verhoogd met 50ms elke keer de inhibitie van het antwoord succesvol was, en verlaagd met 50ms wanneer de inhibitie van de respons niet is gelukt (Verbruggen & Logan, 2009). Er wordt aan de participanten gevraagd om niet te wachten tot het signaal verschijnt. Voor dubbel-signaal trials wordt hen gevraagd om de twee antwoorden zo snel mogelijk en onafhankelijk uit te voeren en de antwoorden niet te groeperen. Voor stop-signaal trials wordt aan de participanten verteld dat het soms moeilijk zal zijn om een antwoord te stoppen omdat de SOA varieert. De participanten voeren eerst een oefenblok uit, gevolgd door 8 experimentele blokken. Elk blok bestaat uit 72 trials en duurt 2.5 minuten. Subjecten krijgen 1 min pauze in het midden van de experimentele blokken. De reactietijd en het aantal gemaakte fouten worden gemeten. Data analyse. De data van dit experiment worden geanalyseerd volgens een LME model omdat dit model optimaal is om data te analyseren van herhaalde metingen (Pinheiro & Bates, 2000). Discussie. In dit experiment wordt nagegaan of er een significant verschil is tussen gediagnosticeerde stotteraars en controlepersonen bij het uitvoeren van een taak die beroep doet op de rechter inferieure gyrus, een hersengebied waarvan is aangetoond dat deze overactiviteit vertoont bij mensen die stotteren (vb. Loucke et al., 2011; Prebeisch et al., 2003). Indien er een verschil wordt gevonden, dan biedt dit evidentie voor de

14


hypothese dat er eveneens gedragsmatige verschillen kunnen worden gevonden bij de reeds gevonden functionele verschillen (vb. Loucke et al., 2011; Prebeisch et al., 2003). Experiment 3 In een derde experiment wordt de hypothese getoetst of mensen die stotteren hoger scoren op een test die cognitieve controle meet in vergelijking met controles. Anders gesteld, wordt onderzocht of men kan besluiten dat mensen die stotteren een hogere mate van cognitieve controle hebben vergeleken met controles. Deze hypothese wordt geformuleerd omwille van de bevinding dat personen die pathologisch stotteren overactiviteit vertonen in hersengebieden die een belangrijke bijdrage leveren aan cognitieve controle (vb. Mulligan et al., 2003; Prebeisch et al., 2003; ) Voor dit experiment wordt gebruik gemaakt van de Eriksen Flankertaak (Eriksen & Eriksen, 1974) omwille van het feit dat deze taak geen beroep doet op spraak. Participanten. Dezelfde participanten als in experiment 1 en 2 nemen deel aan dit experiment. Stimuli. Elke stimulus bestaat uit 7 pijlen die naast elkaar werden geplaatst. De richting van de pijlen, zowel de flankers als de target, is altijd links of rechts. Er zijn twee condities: congruente condities waar de flankers in dezelfde richting wijzen als de target, en incongruente condities, waar de target een andere richting uitwijst dan de flankers. De stimuli verschijnen in witte kleur tegen een zwarte achtergrond. Procedure. Participanten voeren deze taak uit in een rustige ruimte en nemen plaats achter een laptop. Er wordt hen gevraagd om enkel op de centrale pijl te reageren en aan te geven of deze pijl naar links of naar rechts wijst met respectievelijk de toetsen “V” en “N”. Er wordt aan de participanten gevraagd om zo snel en accuraat mogelijk te antwoorden. Elke trial start met de aanbieding van een gecentreerd fixatiekruis (“+”) gedurende 200ms, onmiddellijk gevolgd door de stimulus. De stimulus blijft op het scherm gedurende 500ms en er dient te worden geantwoord binnen 1000ms. Indien het antwoord fout is of er niet wordt geantwoord binnen de vooropgestelde tijdslimiet, verschijnt het woord “Fout” in rode inkt gedurende 600ms op het scherm. Er is een inter-trial interval van 200ms. Participanten voeren 4 blokken uit van 60 trials. De reactietijd en het aantal gemaakte fouten worden gemeten. Data analyse. Een 2 (groep) x 2 (congruent vs. incongruent) ANOVA zal worden uitgevoerd op de reactietijd om de data van de Flankertaak te analyseren. Er zal ook 2

15


(groep) x 2 (congruent vs. incongruent) ANOVA uitgevoerd worden op het percentage gemaakte fouten. Enkel correcte trials en trials na correcte trials zullen in rekening worden gebracht. Discussie. In dit experiment wordt de hypothese onderzocht dat gediagnosticeerde stotteraars beter presteren op een taak die beroep doet op cognitieve controle en dus een hogere mate van cognitieve controle vertonen. Globale discussie In deze studie gaat met behulp van drie afzonderlijke experimenten na of er gedragsmatig significante verschillen zijn tussen gediagnosticeerde stotteraars en typische personen. Er wordt verwacht dat gediagnosticeerde stotteraars een hogere mate van cognitieve controle zullen vertonen en dat dit leidt tot een betere prestatie op een taak die beroep doet op deze vaardigheid. Er wordt eveneens verwacht dat de frequentie van stotteren in een prentbenoemingstaak significant zal verlagen wanneer het werkgeheugen belast wordt door een secundaire taak omwille van een hypervigilant monitoringssysteem (Vasic & Wijnen, 2005). Indien deze verschillen worden gevonden, dan kan dit een positieve bijdrage leveren aan de therapieën die worden ontwikkeld voor personen die stotteren. Dit zou evidentie bieden voor een therapie waar er wordt gewerkt aan het onderdrukken van het hypervigilant monitoringsysteem, waardoor de frequentie stotteren verlaagt of zelfs tot nul wordt herleid.

16


Referenties Anderson, J. M., Hughes, J. D., Rothi, L. J., Crucian, G. P., & Heilman, K. M. (1999). Developmental stuttering and Parkinson's disease: The effects of levodopa treatment. Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry, 66, 776–778. Anderson, J.D., Wagovich, S.A., & Hall, N.E. (2006). Phonological working memory in children who do and do not stutter. Journal of Fluency Disorders, 31, 177-199. Arends, N., Povel, D.J., & Kolk, H. (1988). Stuttering as an Attentional Problem. Journal of Fluency Disorders, 13:141-151. Arnstein, D., Lakey, B., Compton, R. J., & Kleinow, J. (2011). Preverbal errormonitoring in stutterers and fluent speakers. Brain and Language, 116, 105-115. Aron, A.R. , Fletcher, P.C., Bullmore, E.T., Sahakian, B.J., & Robbins, T.W. (2003). Stop-signal inhibition disrupted by damage to right inferior frontal gyrus in humans. Nat Neurosci, 6(2):115-116. Aron A.R., Monsell S., Sahakian B.J., & Robbins T.W. (2004). A componential analysis of task-switching deficits associated with lesions of left and right frontal cortex. Brain, 127(Pt 7):1561-1573. Baddeley, A. (2000). The episodic buffer: A new component of working memory? Trends in Cognitive Sciences, 4:417–423. Baddeley, A.D., & Hitch, G.J.L (1974). Working Memory, In G.A. Bower (Ed.), The psychology of learning and motivation: advances in research and theory (Vol. 8, pp. 47–89), New York: Academic Press. Bajaj, A. (2007). Working memory involvement in stuttering: exploring the evidence and research implications. Journal of fluency disorders, 32, 218-238. Becker, J. T., & Morris, R. G. (1999). Working Memory. Brain and Cognition 41:1– 8. Bloodstein, O., & Bernstein, R. N. (2008). A handbook on stuttering. 6th ed. Clifton Park: Delmar Learning. Bosschardt, H.-G. (1990). Subvocalization and reading rate differences between stuttering and nonstuttering children and adults. Journal of Speech and Hearing research, 33, 776-785. Bosshardt, H.-G. (2002). Effects of concurrent cognitive processing on the fluency of

17


word repetition: Comparison between persons who do and do not stutter. Journal of Fluency Disorders, 27: 93-114. Bosschardt, H.-G., & Nandyal, I. (1988). Reading rates of stutterers and nonstutterers during silent and oral reading. Journal of fluency disorders, 13, 407-420. Brady, J. P. (1991). The pharmacology of stuttering: A critical review. The American Journal of Psychiatry, 148, 1309–1316. Brady, J. P. (1998). Drug-induced stuttering: A review of the literature. Journal of Clinical Psychopharmacology, 18, 50-54. Brainard, S.L., (1997), An empirical assessment of the proximity concentration tradeoff between multinational sales and trade, American Economic Review, 87 (4), 520544. Burns, D., Brady, J. P., & Kuruvilla, K. (1978). The acute effect of haloperidol and apomorphine on the severity of stuttering. Biological Psychiatrie, 13, 225-264. Caruso, A. J., Chodzko-Zajko, W.J., Bidinger, D.A., & Sommers, R.K. (1994). Adults who stutter: Responses to cognitive stress. Journal of Speech and Hearing Research, 37, 746 – 754. De Nil, L. F., & Bosshardt, H.-G. (2000). Studying stuttering from a neurological and cognitive information processing perspective. In H.-G. Bosshardt, J. S. Yaruss, & H. F. M. Peters (Eds.), Fluency Disorders: Theory, Research, Treatment and Self-Help. Proceedings of the Third World Congress of Fluency Disorders in Nyborg, Denmark (pp. 53–58). Nijmegen: Nijmegen University Press. Eriksen, B. A., Eriksen, C. W. (1974). Effects of noise letters upon identification of a target letter in a non- search task. Perception and Psychophysics, 16, 143–149. Foundas, A. L., Bollich, A. M., Feldman, J., Corey, D. M., Hurley M., Lemen, L. C., & Heilman, K. M. (2004). Aberrant auditory processing and atypical planum temporale in developmental stuttering. Neurology, 63, 1640-1646. Gathercole, S., Willis, C., Baddeley, A., & Emslie, H. (1994). The Children’s Test of Nonword Repetition: A test of phonological working memory. Memory, 2, 103– 127.

18


Hakim, H. G., & Ratner, N. B. (2004). Nonword repetition abilities of children who stutter: an exploratory study. Journal of Fluency Disorders, 29, 179–199. Hartsuiker, R. J. & Notebaert, L. (2010). Lexical access problems lead to disfluencies in speech. Experimental Psychology, 57, 169-177. Heyder, K., Suchan, B., Daum, I. (2003). Cortico-subcortical contributions to executive control. Acta Psychologica, 115, 271-289. Jaeger, T. F. (2008). Categorical data analysis: Away from ANOVAs (transformation or not) and towards logit mixed models. Journal of Memory and Language, 59, 434–446. Jorm, A. F. (1979). The cognitive and neurological basis of developmental dyslexia: A theoretical framework and review. Cognition, 7, 19-33. Logan, G. D. (1994). Spatial attention and the apprehension of spatial relations. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 20, 10151036. Louis, E. D., Winfield, L., Fahn S., Ford, B. (2001). Speech dysfluency exacerbated by levodopa in Parkinson’s disease. Movement Disorders, 16, 562-565. Loisy, C., & Roulin, J.-L. (2003). Multiple short-term storage: A task to evaluate the coordination function of the central executive. International Journal of Psychology, 38, 1-10. Loucks, T., Kraft, S. J., Choo, A. L., Sharma, H., & Ambrose, N. G. (2011). Functional brain activation differences in stuttering identified with a rapid fMRI sequence. Journal of Fluency Disorders, 36, 302-307. Ludlow, C., Siren, K., & Zikira, M. (1997). Speech production learning in adults with chronic developmental stuttering. In W. Hulstijn, H. Peters, & P. Van Lieshout (Eds.), Speech production: Motor control, brain research and fluency disorders (pp. 221–230). NY: Elsevier. Maguire, G. A., Riley, G. D., Franklin, D. L., Gottschalk, L. A. (2000). Risperidone for the treatment of stuttering. Journal of Clinical Psychopharmacology, 20, 479482.

19


Miyake, A., Friedman, N.P., Emerson,M.J., Witzki, A.H., Howerter, A., & Wager, T.D. (2000). The unity and diversity of executive functions and their contributions to complex ‘‘frontal lobe’’ tasks: A latent variable analysis. Cognitive Psychology, 41, 49–100. Mulligan, H., Anderson, T., Jones, R., Williams, M. & Donaldson, I. (2003). Tics and developmental stuttering. Parkinsonism & Related Disorders, 9, 281-289. Montgomery, J. W. (2004). Sentence comprehension in children with specific language impairment: effects of input rate and phonological working memory. International Journal of Language & Communication Disorders, 39, 115 – 133. Nosek, B. A., & Banaji, M. R. (2001). The go/no-go association task. Social cognition, 19, 625-664. Perkins, W. H., Kent, R. D., & Curlee, R. F. (1991). A theory of neuropsycholinguistic function in stuttering. Journal of Speech and Hearing Research, 34: 734-752. Pinheiro, J. C., & Bates, D. M. (2000). Mixed-Effects Models in S and S-PLUS. Springer, New York. Preibisch, C., Neumann, K., Raab, P., Euler, H. A., von Gudenberg, A. W., Lanfermann H., & Giraud, A. L. (2003): Evidence for compensation for stuttering by the right frontal operculum. Neuroimage, 20:1356–1364. Schankweiler, D., Liberman, I. Y., Mark, L. S., Fowler, C. A., & Fisher, F. W. (1979). The speech code and learning to read. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 5, 531-545. Szmalec, A., Vandierendonck, A., & Kemps, E. (2005). Response selection involves control: Evidence from the selective interference paradigm. Memory & Cognition, 33, 531-541. Severens, E., van Lommel, S., Ratinckx, E., & Hartsuiker, R. J. (2005). Timed picture naming norms for 590 pictures in Dutch. Acta Psychologica, 119, 159-187. Snodgrass, J. G., & Vanderwart, M. (1980). A standardized set of 260 pictures: Norms for name agreement, image agreement, familiarity, and visual complexity. Journal of Experimental Psychology: Human Learning and Memory, 6, 174215.

20


Simon, J. R. (1990). The effects of an irrelevant directional cue on human information processing. In R. W. Proctor & T. G. Reeve (Eds.), Stimulus–response compatibility: An integrated perspective (pp. 31– 86). Amsterdam: NoordNederland. Stroop J. (1935). Studies of interference in serial verbal reaction. Journal of Experimental Psychology, 18, 643-662. Vasić, N., & Wijnen, F. (2005). Stuttering as a Monitoring deficit. In: R.J. Hartsuiker, Y. Bastiaanse, A. Postma & F. Wijnen (Eds.) Phonological Encoding and Monitoring in Normal and Pathological Speech. Verbruggen, F., Aron, A. R., Stevens, M.A., & Chambers, C.D. (2010) Theta burst stimulation dissociates attention and action updating in human inferior frontal cortex. Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A., 107: 13966139671. Verbruggen, F., & Logan, G. D. (2009). Automaticity of cognitive control: Goal priming in response-inhibition paradigms. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition, 35, 1381-1388. Wagner, A. D., Bunge, S. A., & Badre, D. (2004). Cognitive control, semantic memory, and priming: Contributions from prefrontal cortex. In M. S. Gazzaniga (Ed.), The New Cognitive Neurosciences (3rd Edition). Cambridge, MA: MIT Press. Wu, J. C., Maguire, G., Riley, G., Lee, A., Keator, D., & Tang, C. (1997). Increased dopamine activity associated with stuttering. Neuroreport, 8, 767-770

21


Bijlage 1. Opstelling van het eerste experiment.

Figuur 2. Opstelling van het experiment. Participanten nemen plaats op de stoel, met hun aangezicht naar het linker scherm gericht. Hun rechterhand rust op het rechterklavier, waar ze in de dubbeltaakfase respectievelijk ‘V’ of ‘N’ drukken wanneer ze een lage of een hoge toon horen.

22


Bijlage 2. Voorstelling van de procedure van experiment 2.

Figuur 1. Voorbeeld van een negeer-signaal context. In deze context wordt 4 maal na elkaar het symbool ‘=’ aangeboden. In dit voorbeeld dient de participant ‘J’ te antwoorden bij een blauwe stimulus en ‘K’ bij een groene stimulus. De participant dient steeds aan te geven in welke kleur het symbool wordt weergegeven op het scherm en de signaal-trials te negeren.

Figuur 2. Voorbeeld van een stop-signaal context. In deze context wordt 4 maal na elkaar het symbool ‘x’ aangeboden. In dit voorbeeld dient de participant ‘J’ te antwoorden bij een blauwe stimulus en ‘K’ bij een groene stimulus. Wanneer het symbool niet oplicht, dan dient de participant aan te geven in welke kleur de figuur op het scherm wordt afgebeeld. Wanneer het symbool oplicht, dan dient de participant te proberen om niet te antwoorden en dus zijn of haar antwoord te inhiberen.

23

Cognitieve controle en stotteren

Recommend Documents