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Zeitverarbeitung

D. Berwanger




Sprache besteht aus sich in der Zeit schnell ändernden akustischen Informationen. Daher ist bei der Analyse von Sprache zeitliche Verarbeitung von Informationen notwendig. Im folgenden möchte ich grundsätzliche theoretische Überlegungen zur Zeitverarbeitung allgemein und im Besonderen im Zusammenhang mit der Organisation von Sprache anstellen. Schließlich berichte ich von ersten Ergebnissen einer Studie zur Analyse zeitlicher Strukturen, die derzeit an der Forschungsabteilung für Kinder- und Jugendpsychiatrie durchgeführt wird.

Zeitverarbeitung und Zeitwahrnehmung war bereits Mitte des 19. Jahrhunderts Gegenstand psychologischer Forschung (z.B. Exner, 1875, 1876; Kraepelin, 1892) wie theoretischer Überlegungen (z.B. Ebbinghaus, 1905; Titchener, 1905). Das Thema Zeitverarbeitung hat auch in der Forschung der letzten Jahre, v.a. im Zusammenhang mit Sprache, immer mehr an Aktualität gewonnen. "Zeit" an sich wahrzunehmen ist nicht möglich - kein Sinnesorgan für Zeit vorhanden, gibt keinen "Zeitsinn" - vielmehr über Veränderungen und Erlebnisse erschlossen. Kann somit als Ausdruck der Verarbeitung von Ereignissen verstanden werden (Gibson, 1972). Also nicht die "Zeit" an sich, sondern lediglich die stattfindenden Ereignisse sind wahrnehmbar. Die Informationsverarbeitung des Gehirns ist an zeitliche Bedingungen, also an zeitliche Verarbeitungsleistungen geknüpft. Entsprechend diesen neuronalen Grundlagen erfolgt das interne, subjektive Zeiterleben in Form unterschiedlicher Zeitkategorien. Externe Zeit wird als internes, subjektives Zeiterleben in unterschiedlichen Zeitkategorien abgebildet.

Pöppel hat nun in seinem Hierarchischen Modell der Zeitverarbeitung mindestens vier verschiedene Zeiterlebnisse in eine Klassifikation aufgenommen.

  1. Erleben von Gleichzeitigkeit vs. Ungleichzeitigkeit (Fusionsschwelle)
  2. Erkennen zeitlicher Ordnung (Ordnungsschwelle)
  3. Erleben der Gegenwart ("subjektives Jetzt")
  4. Erleben von Dauer

1. Erleben von Gleichzeitigkeit (Fusionsschwelle)

Die Fusionsschwelle entspricht dem minimalen zeitlichen Abstand (Interstimulusintervall) bei dem bei dem zwei aufeinanderfolgende Reize gerade noch als getrennt wahrgenommen werden.
Bezogen auf die Sprache beschreibt die auditive Fusionsschwelle den zeitlichen Bereich, in welchem zwei Sprachimpulse getrennt wahrgenommen werden können.
Aufgrund unterschiedlicher peripherer Verarbeitungsmechanismen, unterscheidet sich die Fusionsschwelle zwischen den einzelnen Sinnesmodalitäten, ist also modalitätsabhängig und beträgt bei gesunden Erwachsenen in etwa: auditiv ca. 2-3 ms, visuell ca. 20ms, taktil ca. 10ms.

2. Erleben von zeitlicher Abfolge (Ordnungsschwelle)

Entspricht dem minimalen Zeitintervall, bei dem gerade noch die Reihenfolge zweier Reize angegeben werden kann. Im Gegensatz zur Fusionsschwelle ist die Ordnungsschwelle modalitätenunabhängig, unterscheidet sich also nicht zwischen den einzelnen Sinnesmodalitäten. Zur Identifikation von Reihenfolge wird ein zentral geregeltes System, das für alle Sinnesmodalitäten existiert, angenommen. Die Ordnungsschwelle beträgt beim gesunden Erwachsenen in etwa 20-40 ms, wobei abweichende Angaben aus der Literatur durch zum Teil unterschiedliche Bestimmungsmethoden zustandekommen.

Hinsichtlich der Sprachverarbeitung kommt der Ordnungsschwelle eine besondere Stellung zu, da sie die zeitliche Ordnung artikulatorischer Eigenschaften im Zeitbereich von 20 bis 60 ms ermöglicht. Darauf möchte ich aber später noch näher eingehen.

3. Erleben der Gegenwart - "subjektives Jetzt"

Ein Zeitbereich von in etwa 2-3 sec. wird als Gegenwart als "subjektives Jetzt" erlebt. In diesem Zeitbereich werden aufeinanderfolgende Ereignisse zu einer Einheit integriert und als zusammenhängende Gestalt wahrgenommen. Diesen Bindungsmechanismus im Bereich von 2-3 sec. findet man auch im Bereich der Sprache, indem die Intonation, die Prosodie der Sprache dadurch beeinflußt wird. In der Spontansprache dauern die einzelnen aufeinander folgenden Äußerungseinheiten im Durchschnitt in etwa 3 sec., denen jeweils eine kurze Pause ("Planungspause") folgt. Dadurch werden prosodische Informationen erkannt und verarbeitet. Diese Zeitstruktur der Sprache ist nicht von der Sprechatmung beeinflußt (Exspirationsphase bei der Sprechatmung ist 5-20 sec.).

Dieser zeitliche Rahmen ist auch Grundlage unseres Bewußtsein. Dieser Bindungsmechanismus zwingt uns nach 2-3sec. Konzentration zum nächsten Inhalt. Dies läßt sich an einem Wahrnehmungsbeispiel - einem sogenannten "Kippbild" veranschaulichen.

Kippbild

Sie sehen hier eine doppeldeutige Figur, welche aus 2 schwarzen Gesichtern und einem weißen Kelch besteht. In der Regel gelingt es nun nicht, über einen Zeitraum von 2-3 sec. hinaus, das Bild in einer Perspektive zu betrachten. Das "subjektive Jetzt" endet mit dem Wechsel der Perspektive.

4. Erleben von Dauer

Hierbei handelt es sich um die Einschätzung von Zeitintervallen länger als 3 sec. Dabei ist eine bewußt kontrollierte Gedächtniskomponente von Bedeutung. Bezogen auf Sprache ist diese Zeitkategorie für die allgemeine Sinnerfassung, nicht jedoch für Sprachdiskrimination, von Bedeutung.

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Wie an diesen Beispielen ersichtlich wurde, ist die Wahrnehmung von Sprache an bestimmte zeitliche Strukturen gebunden. Der Zusammenhang zwischen Sprach- und Zeitverarbeitung wurde in den letzten Jahren immer mehr Gegenstand der Forschung. In zahlreichen Studien wurde die Hypothese eines Zeitverarbeitungsdefizites als mögliche Ursache von Störungen der Laut- und Schriftsprache untersucht (Merzenich et al., 1998; Watson, 1992; Hari, 1999). Zusammenfassend haben folgende Befunde zu dieser Annahme geführt:

Zusammenhang zwischen Zeitverarbeitung und Sprache - Empirische Daten
  • Kinder mit Sprachentwicklungsstörung zeigen Beeinträchtigung in der zeitlichen Verarbeitung kurzzeitig aufeinanderfolgender Reize (z.B. Fitch, Miller & Tallal, 1997)
  • Defizite in der Zeitverarbeitung bei Kindern und Erwachsenen mit Lese-Rechtschreibstörung (Farmer & Klein, 1995, Hari, Valte & Uutela, 1999)
  • erhöhte Ordnungsschwellen bei Patienten mit Aphasie (von Steinbüchel et al., 1999)

Wie aber ist nun dieser Zusammenhang von Zeitverarbeitung und Sprache zu verstehen?

Spektrogramm:
(aus: Fitch, R.H., Miller, S. & Tallal, P. (1997). Neurobiology of speech perception. Annual Review of Neuroscience, 20, 331-335.)

Spektrogramm

Sie sehen hier eine graphische Darstellung für gesprochene Sprache, das die wichtigsten Komponenten der Stimme aufzeigt - ein sogenanntes Spektogramm. Dabei sind die Energiedichten, die im Sprachsignal auftreten als schwarze Balken abgetragen. Je schwärzer, desto mehr Energie ist in die Frequenz des Sprachsignals eingegangen - man spricht dann von sgogenannten Formanten. Während des Signalverlaufs verändern diese immer wieder ihre Lage im Spektrum, man spricht von Formanttransitionen. Der Mensch hört v.a. die Formanten und ihre Transitionen.

Wie man diesem Spektogramm entnehmen kann, bleibt das Lautspektrum bei Vokalen relativ konstant, hingegen ändert es sich bei den Konsonanten bereits innerhalb der ersten 40 ms.
Die Silben /ba/ - /da/ unterscheiden sich im Lautspektrum durch den ersten spektralen Anteil, einer Stimmeinsatzzeit von etwa 40 ms. Für die Unterscheidung benötigt man ein feinzeitliches Auflösungsvermögen, um die Reihenfolge des sich in der Zeit schnell ändernde Spektrums dieser ersten spektralen Komponenten einer Silbe zu verarbeiten. Analog zur Ordnungsschwelle ist die Reihenfolge der Lautkomponenten vom Gehirn zu verarbeiten, damit /ba/ von /da/ unterschieden werden kann.

Die Silben /ba/-/pa/ oder /da/-/ta/ unterscheiden sich nicht in spektraler Anteil, sondern in der Dauer der ersten Komponente (Stimmeinsatzzeit). Die verschieden langen Stimmeinsatzzeiten müssen unterschieden werden, um die Silben voneinander zu unterscheiden. Dafür ist ebenfalls ein feinzeitliches Auflösevermögen die Voraussetzung.

Vorrangig Untersuchungen von Tallal und Mitarbeitern konnten folgendes nachweisen:

Untersuchungen von Tallal und Merzenich
  • Sprachgestörte Kinder zeigen Defizit bei der Diskrimination von Konsonant-Vokal-Silben (z.B. /da/-/ba/)
  • keine Beeinträchtigung sprachgestörter Kinder bei der Diskrimination zeitgedehnter Konsonat-Vokal-Silben
  • Verbesserung der sprachlichen Leistungen nach Zeitverarbeitungs-Training

Die Untersuchungsergebnisse der bislang durchgeführten Studien im Bereich Zeitverarbeitung weichen zum Teil, aufgrund unterschiedlicher Meßmethoden und Stichproben-Definition, erheblich voneinander ab. Es ergeben sich folgende Fragen:

Fragen
  • Findet sich Zeitverarbeitungsdefizit bei allen Kindern mit Sprachentwicklungsstörung und könnten somit alle gleichsam von Zeitverarbeitungstraining profitieren oder lassen sich bestimmte Untergruppen definieren?
  • Findet sich Zeitverarbeitungsdefizit nur auf Ebene der Ordnungsschwelle und reicht somit ein Ordnungsschwellentraining aus?
  • Ist Zeitverarbeitungsdefizit in allen Modalitäten zu verzeichnen oder handelt es sich um eine spezifische auditive?

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Derzeit wird an der Forschungsabteilung der Kinder- und Jugendpsychiatrie München, in Zusammenarbeit mit dem Institut für Medizinische Psychologie, eine Studie zur Analyse zeitlicher Strukturen bei Kindern mit Störungen der Laut- und Schriftsprache auf mehreren Ebenen und Modalitäten durchgeführt.

Die Untersuchung beinhaltet folgende Fragestellungen:

I. Fragestellung

1. Unterscheiden sich Kinder mit SES bzw. LRS von KK in ihrer Zeitverarbeitung?

    1.1 Besteht Defizit auf mehreren Zeitverarbeitungsebenen?
    -> Ordnungsschwelle vs. Fusionsschwelle

    1.2 Finden sich Defizite in mehreren Modalitäten?
    -> auditiv vs. visuell
2. Welcher Zusammenhang besteht zwischen Zeitverarbeitung und anderen Faktoren?

    2.1 Intelligenz
    2.2 Kurzzeitgedächtnis
    2.3 Phonologische Differenzierung
    2.4 Phonologisches Bewußtsein
    2.5 Phonematische Codierung
II. Fragestellung

1. Unterscheidet sich isolierte LRS bzw. SES von LRS bzw. SES ohne Diskrepanzkriterium?
    Gruppenvergleich zwischen
    • LRS bzw. SES mit Diskrepanzkriterium (1 ½ Std.abw.)
    • LRS bzw. SES ohne Diskrepanzkriterium
    • LRS bzw. SES mit geringer Diskrepanz (1-1 ½ Std.abw.)

Bislang wurden insgesamt an die 90 Kinder untersucht, wobei davon 65 Kinder die Einschlußkriterien erfüllten. Die Rekrutierung der Kinder erfolgte u.a. aus Münchner Grund- und Sprachheilschulen, dem Klinikum Hochried, dem Institut für Orthographie und Schreibtechnik und zahlreichen Logopäden und Therapeuten. An dieser Stelle möchte ich mich herzlichst bei allen für die Unterstützung unserer Forschungsarbeit bedanken.

Stichprobe

Aufgrund der bislang noch zu unterschiedlichen Stichprobengröße in den einzelnen Altersbereichen, können diese Ergebnisse lediglich als vorsichtiger Hinweis für die endgültig zu erwartenden Ergebnisse gedeutet werden. Im Folgenden habe ich mich lediglich auf die Darstellung der Altersgruppe von 9-10 Jahren beschränkt, aufgrund der zu geringen bzw. zu unterschiedlichen Stichprobengröße in den anderen Altersstufen.

Ergebnisgrafik

Ergebnisgrafik

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Ergebnisgrafik

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Aus den bislang vorliegenden Ergebnissen unserer Studie sind folgende Schlußfolgerungen möglich:

Für die Praxis ergibt sich daher, dass nicht nur - wie in Studien anderer Arbeitsgruppen beschrieben - bei SES bzw. LRS eine erhöhte Ordnungscshwelle nachweisbar ist, sondern gleichfalls Veränderungen in der Verarbeitung anderer Zeitbereiche. Defizite in der Zeitverarbeitung sind demnach globaler, sodass ein alleiniges Training der Ordnungsschwelle - wie oftmals empfohlen - keine ausreichenden Therapieerfolge erwarten läßt.


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