De tong volgen

We doen het elke dag: praten met anderen. Hoewel het bedrieglijk simpel lijkt, vereist verbale communicatie een precieze en complexe coördinatie van tientallen spieren, van de longen en het strottenhoofd, tot de tong, de kaak en de lippen. Thomas Tienkamp en Teja Rebernik leggen uit hoe fundamenteel onderzoek naar articulatie kan helpen om spraakstoornissen te verklaren en in de toekomst mogelijk kan bijdragen aan het herstel van mensen met spraakstoornissen.

_{Door Thomas Tienkamp en Teja Rebernik / Foto's: Reyer Boxem}

We zijn ons vaak niet bewust van het spraakproces. Deze bewustwording komt echter wel wanneer er problemen met de spraak ontstaan door veranderingen in het brein, bijvoorbeeld bij de ziekte van Parkinson, of fysiologische veranderingen, zoals door een tumor op de tong. Spraakstoornissen kunnen zich op verschillende manieren manifesteren. Sommige mensen praten bijvoorbeeld te zacht, terwijl anderen moeite hebben om duidelijk te articuleren.

Articulatie meten

We hebben als spraakonderzoekers van het Center for Language and Cognition Groningen van de Faculteit der Letteren diverse instrumenten tot onze beschikking voor het meten van articulatie, oftewel de manier waarop we specifieke geluiden produceren. De meest simpele methode is het maken van opnames met een microfoon. Deze noemen we akoestische opnames, aangezien ze een akoestisch signaal vangen. Door de fysische eigenschappen van individuele geluiden te analyseren, zoals frequenties en luidheid, krijgen we een idee van wat iemands spraaksysteem doet om die geluiden te produceren. We weten bijvoorbeeld dat specifieke frequenties beïnvloed worden door tongbewegingen, en dat de luidheid van onze stem wordt beïnvloed door de kracht waarmee lucht uit de longen komt. 

Spraakbewegingen opnemen

Het probleem met akoestische opnames is dat als we individuele geluiden willen bestuderen, mensen exact hetzelfde geluid kunnen produceren met veel verschillende tong-, kaak- en lipbewegingsconfiguraties. Dus hoewel we zeker een idee hebben van wat iemand aan het doen is, en weten wat het uiteindelijke resultaat is, weten we het niet 100% zeker hoe de spreker de klank geproduceerd heeft. Als we echt iets willen zeggen over hoe iemand specifieke geluiden produceert, moeten we die articulatiebewegingen rechtstreeks meten, door zogenaamde kinematische of bewegingsopnames te maken. Één manier om articulatiebewegingen te meten is door middel van elektromagnetische articulografie (EMA). EMA is een techniek waar sensoren worden gebruikt om de bewegingen van de articulatoren, namelijk die van iemands tong, kaak en lippen, in realtime te volgen.

De meerwaarde van het opnemen van articulatiebewegingen    

Een groot voordeel van EMA is dat we bewegingen kunnen meten in hoge resolutie, zowel in het ruimtelijke als temporele domein. Beide domeinen zijn belangrijk bij het bestuderen van articulatie, omdat voor sommige geluiden geldt dat kleine bewegingen kunnen resulteren in grote akoestische veranderingen. EMA is ook meer toegankelijk dan sommige andere technieken waarmee je meerdere articulatoren kunt meten, zoals real-time magnetic resonance imaging. Dit is vooral belangrijk op het moment dat we de techniek willen gebruiken om de articulatie te bestuderen van mensen met spraakstoornissen. Deze sprekers variëren vaak meer in hun tong-, lip- en kaakbewegingen in vergelijking met sprekers met typische spraak. Het rechtstreeks bestuderen van hun articulatie levert belangrijke inzichten op die de aard van hun spraakstoornis helpen te verklaren. Door te identificeren welke articulatiebewegingen zijn veranderd ten gevolge van de spraakstoornis, kunnen we input leveren voor toekomstige spraaktherapieën, bijvoorbeeld door specifieke oefeningen te ontwerpen die zich richten op de getroffen gebieden.

Praten na een tongkankerbehandeling    

In onze laboratoria, het Speech Lab Groningen en het Speech Biosignal Processing Lab, gebruiken we EMA om de articulatie te bestuderen van mensen met verschillende soorten spraakproblemen. In één project volgen we bijvoorbeeld individuen die een chirurgische behandeling ondergaan voor een tumor op de tong. De behandeling van een tumor op de tong kan leiden tot spraak- en slikproblemen, aangezien delen van de tong worden verwijderd tijdens de operatie, en littekenweefsel de mobiliteit van het achterblijvende weefsel kan aantasten. Hoewel het algemeen bekend is dat spraakproblemen een negatief effect hebben op iemands kwaliteit van leven, weten we verbazingwekkend weinig over hoe een chirurgische behandeling voor tumoren in de mondholte de articulatie beïnvloedt.

EMA kan helpen bij het ontwikkelen van betere spraakrevalidatiestrategieën

Door voor en na de operatie de spraak van een persoon te meten, kunnen we beoordelen of en hoe de articulatie verandert. Omdat we de aangetaste spraakbewegingen rechtstreeks meten, kunnen we bovendien helpen met het ontwikkelen van betere spraakrevalidatiestrategieën, bijvoorbeeld door deze specifiek te richten op een bepaalde tong- of kaakbeweging die is aangetast. De spraakfunctie is ongetwijfeld verbonden aan het vermogen om te communiceren, en aangezien mensen sociale wezens zijn, is een goede spraakfunctie extreem belangrijk voor een goede kwaliteit van leven.

Spraakproblemen veroorzaakt door de ziekte van Parkinson

In een ander onderzoek uitgevoerd in onze laboratoria, gebruiken we EMA om te bestuderen hoe mensen met en zonder de ziekte van Parkinson hun spraak controleren. Mensen met Parkinson hebben vaak problemen met, bijvoorbeeld, te zacht praten en duidelijk articuleren, maar het is onduidelijk waar deze spraakproblemen ontstaan. Om te kunnen praten gebruikt ons brein opgeslagen motorische programma’s om spraak te initiëren en tegelijkertijd te controleren of datgene wat we produceren overeenkomt met wat we wilden zeggen. We kunnen beide processen beoordelen door middel van zogenaamde spraakverstoringsexperimenten, waarin we veranderen wat deelnemers horen terwijl ze losse woorden produceren.

Ze zeggen bijvoorbeeld het woord ‘het’ maar horen het woord ‘hit’. In reactie daarop detecteert het brein een fout en probeert het brein deze fout onmiddellijk op te lossen. We krijgen inzicht in hoe goed iemands spraakmotorische systeem functioneert door te meten hoe snel, en in hoeverre ze hun articulatie veranderen vanwege de mismatch tussen wat ze verwachtten te horen en wat ze daadwerkelijk hoorden. Door EMA te gebruiken, kunnen we niet alleen beoordelen hoe de output van elkaar verschilt, maar ook of de controlegroep en de mensen met Parkinson verschillende articulatiestrategieën gebruiken om de ‘fout’ op te lossen. Hierdoor krijgen wij een beter beeld van waar spraakstoornissen veroorzaakt door de ziekte van Parkinson vandaan komen en het onderstreept het belang van het gebruik van kinematische methoden zoals EMA om spraakproductie te registreren.

Een fantastisch instrument voor fundamenteel onderzoek naar spraak    

Aangezien EMA een methode is om bewegingen te meten, kan het in principe elke vorm van beweging die we nodig hebben voor spraak volgen. Bij onderzoeken wordt EMA bijvoorbeeld gebruikt om het slikken, kauwen, ademen en andere processen behorend bij het spraakkanaal te beoordelen. In hetzelfde onderzoek naar de ziekte van Parkinson waren we daarom ook in staat om een tremor van de tong te kwantificeren tijdens verschillende taken.

De conclusie is dat EMA een fantastisch instrument is. Niet alleen om articulatiebewegingen in spraak mee te meten, maar ook andere, willekeurige of onwillekeurige, bewegingen van de articulatoren. Door mensen met en zonder spraakproblemen te vergelijken, kunnen we het articulatieprofiel van diverse populaties met spraakproblemen, zoals mensen die behandeld zijn voor tongkanker of mensen met de ziekte van Parkinson, typeren en definiëren. Om gerichte revalidatiestrategieën te kunnen ontwerpen die hopelijk de communicatieve vaardigheden en levenskwaliteit van mensen zullen verbeteren, is het van cruciaal belang om te weten waar de articulatie hapert.

Meer informatie

• Thomas Tienkamp
• Teja Rebernik