Ophalen van werkwoorden uit het lexicon bij mensen met afasie: een informatietheoretishe benadering.

Afasie is een algemene term voor een verzameling taalstoornissen ten gevolge
van een focale laesie van de hersenen. Afhankelijk van het aangetaste gebied in
het brein kan het taalbegrip, de taalproductie en/of de aansturing van de
articulatiespieren verstoord zijn. Dit geldt voor zowel gesproken als
geschreven taal (Prins, 1987). De ernst en aard van de stoornis is per patiënt
verschillend en elk niveau van de taal (fonologie [klanksysteem], lexicon
[woordenschat], syntaxis [zinsbouw], semantiek (betekenis/interpretatie) en
pragmatiek [taalgebruik]) kan aangetast zijn. Volgense de klassieke afasie
theorie wordt er onderscheid gemaakt tussen een aantal syndromen van afasie die
verschillende clusters van symptomen hebben. Alleen Broca*s en Wernicke*s
afasie hebben in de literatuur veel aandacht gekregen, vooral omdat ze gezien
werden als een soort spiegelbeelden. Het begrip van mensen met Broca*s afasie
is betrekkelijk onaangetast, maar de productie is uiterst beperkt. Uitingen
bestaan overwegend uit enkelvoudige woorden, of korte woordreeksen met een
sterk gereduceerde grammatica. Met name functiewoorden (lidwoorden,
hulpwerkwoorden, voorzetsels, etc.) en andere elementen met een grammatische
functie (bijv. werkwoordsuitgangen) zijn problematisch. Mensen met Wernicke*s
afasie hebben meestal een vloeiende taalproductie, maar het taalbegrip is
ernstig aangetast. Als gevolg daarvan komen semantische parafasieën en
neologismen (niet-bestaande woorden) veelvuldig voor (Bastiaanse en Prinsen,
1997). De patiënt merkt niet dat hij dergelijke onbegrijpelijkheden uit.
Voor alle vormen van afasie geldt dat woordvindingsproblemen één van de meest
prominente symptomen is. Door patiënten zelf worden problemen met het vinden en
uitspreken van woorden als het meest frustrerend ervaren. De laatste dertig
jaar is er veel onderzoek gedaan naar welke (categorieën van) woorden
problematisch zijn voor mensen met verschillende vormen van afasie. Voor mensen
met Broca*s afasie blijkt dat naast functiewoorden ook werkwoorden lastig zijn
(Berndt et al, 1997; Kim en Thompson, 2000). Werkwoorden op zich stellen de
patiënt voor problemen, maar wanneer een werkwoord wel wordt geproduceerd,
blijft de vervoeging vaak achterwege (bijv. hij loop, ipv hij loopt). Vanuit
taalkundig perspectief is het interessant dat niet alle vervoegingen even
moeilijk lijken te zijn. Tijdsmarkeringen sneuvelen onevenredig vaker dan
bijvoorbeeld getalsmarkeringen (enkelvoud, meervoud). Dit is gevonden voor
verschillende talen (Engels: Arabatzi & Edwards, 2002; and Nadeau & Rothi,
1992; Spaans: Benedet, Christiansen, & Goodglass, 1998; Nederlands: Kolk, 2000;
Duits: Wenzlaff & Clahsen, 2004). De verleden tijdsuitgang (VT) wordt vaker
getroffen dan de tegenwoordige tijd (TT). Verder hebben sommige onderzoeken
gevonden dat regelmatige werkwoorden bij het vormen van VT ingewikkelder zijn
dan onregelmatige werkwoorden (Ullman, 1997). Recentere onderzoeken spreken dit
echter tegen en rapporteren dat het vervoegen van zowel regelmatige als
onregelmatige werkwoorden lastig is (Faroqi-Shah en Thompson, 2003).
In eerste instantie werd gedacht dat deze problemen alleen bij Broca*s afasie
voorkwamen, maar meer recent onderzoek laat zien dat ook Wernicke*s patiënten
problemen ondervinden met de productie van werkwoorden (Berndt et al, 1997;
Bastiaanse en Edwards, 2004).

Tot op heden is het onbekend is waarom deze woorden woordklassen en
vervoegingen problematisch zijn voor mensen met afasie. Sommige onderzoekers
beweren dat de grammaticale kennis bij deze patiënten defect is (Friedmann en
Grodzinsky, 1997), terwijl anderen beweren dat afasie leidt tot een
gereduceerde verwerkingscapaciteit en dat daardoor bepaalde woorden of
constructies moeilijker te produceren zijn dan anderen. Kolk en Heeschen (1992)
beweren bijvoorbeeld dat de patronen in afatische spraak niet het resultaat
zijn van het verlies van grammatische kennis, maar dat een verminderde
verwerkingscapaciteit de patiënten ertoe dwingt hun taalgebruik aan te passen.
Zij vonden dat de *fouten* die afasiepatiënten maken dezelfde zijn als die
gemaakt worden door gezonde volwassenen wanneer zij in een experiment worden
gedwongen om hun spraak in kortere zinnen te formuleren. Bovendien maken
afasiepatiënten niet altijd deze fouten. Ze kunnen wel degelijk functiewoorden
en vervoegde werkwoorden gebruiken, maar doen dat significant minder vaak dan
gezonde volwassenen. Het lijkt daarom onwaarschijnlijk dat er kennis verloren
is door het infarct in het brein. Avrutin (2004b) claimt dat grammatische
kennis bij afasiepatiënten verzwakt is en dat ze daarom andere strategieën
gebruiken voor het interpreteren en produceren van taal. De beschikbare
evidentie wijst dus op een ernstig verstoorde verwerking van linguistisch
materiaal bij mensen met afasie. Interessant is ook, dat ondanks de variatie in
problemen binnen en tussen patienten, het taalsysteem in doorsnee toch op
dezelfde manier *desintegreert*. Sommige klassen van elementen worden zwaarder
getroffen dan anderen. Het lijkt dus dat sommige elementen van taal lastiger
zijn voor het aangetaste brein, dan andere. Tot dusver kan deze observatie niet
bevredigend verklaard worden. Geen van de theorieën heeft tot dusver een maat
kunnen verbinden aan de gereduceerde verwerkingscapaciteit. We weten nog steeds
niet precies waarom werkwoorden, met name vervoegde werkwoorden moeilijker zijn.

Recent is er een aantal interessante artikelen gepubliceerd die maten van
complexiteit van zelfstandige naamwoorden en werkwoorden onderzoeken in normale
spraak. Kostic and Katz (1987) en Kostic (2004) gebruikten een maat van
complexiteit uit de Informatietheorie (Shannon, 1945) om zelfstandige
naamwoorden met verschillende vervoegingen in het Servisch een waarde van
complexiteit te geven. In het Servisch heeft ieder zelfstandig naamwoord een
vervoeging die naamval, geslacht en persoon aangeeft. Sommige vervoegingvormen
zijn hetzelfde voor verschillende grammaticale functies. De nominatieve,
enkelvoudige vrouwelijke vorm van gras is bijvoorbeeld trav-a. Trav-a wordt
echter ook gebruikt voor de meervoudige, genitieve vrouwelijke vorm van gras.
Kostic berekende de complexiteit van iedere vorm van trav met een wiskundige
formule waarbij de frequentie van de vervoegde vorm van het zelfstandige
naamwoord een rol speelt, alsmede het aantal grammaticale functies dat het
woord kan vervullen. Elke vervoegde vorm van het zelfstandig naamwoord kreeg zo
een getal dat de mate van complexiteit aanduidde: de informatielast (I) van het
woord. Hoe hoger die waarde, hoe complexer de vorm, en hoe groter de
verwerkingscapaciteit die nodig is om deze vorm te produceren of te begrijpen.
Het is dus lastiger om vormen met een hoge informatielast op te halen uit het
lexicon.
Vervolgens gebruikte hij deze woorden en een groep non-woorden in een
woordbeslissingsexperiment. In zo*n experiment moeten mensen luisteren naar
woorden en aangeven of het woord dat ze horen een bestaand woord is in hun
moedertaal. De reactietijd wordt per woord gemeten, en geldt als index voor de
tijd die het kost om een woordrepresentatie in het mentale lexicon te
activeren. Kostic*s belangrijkste resultaat was dat de maat voor complexiteit
van een woord een perfecte voorspeller was voor de tijd nodig om een woord te
herkennen.
Voor het Nederlands hebben Moscoso del Prado Martin, Kostic en Baayen (2004) en
Baayen en Moscoso (2005) dit principe getest voor samengestelde zelfstandige
naamwoorden, vervoegde zelfstandige naamwoorden (zelfstandige naamwoorden die
een suffix krijgen voor bijv. persoon, tijd en case) en vervoegde werkwoorden.
In een serie onderzoeken breidden ze het werk van Kostic uit en ontwikkelden
een aantal nieuwe maten om het effect van complexiteit van woordvormen en
families van groepen woorden te meten. Evenals Kostic keken ze naar het effect
van informatielast van de vervoegde vorm op de woordherkenningstijd. Hierbij
maakten ze gebruik van de gebruiksfrequentie van het woord (afgeleid uit een
taalcorpus), alsmede het aantal verschillende betekenissen dat de woordvorm
heeft. Verder werd gekeken naar *inflectional family size*. Deze maat geeft een
indicatie van het aantal vervoegingen van een werkwoord) en de verbindingen
tussen de familieleden. Belangrijk is dat de complexiteit van een woordvorm
positief correleert met herkenningsstijd. De inflectional family size heeft
daarentegen een negatieve correlatie met verwerkingstijd: hoe groter de invloed
van de *familie* van vervoegde vormen, hoe korter de reactietijd.
Deze studies laten zien dat informatie-theoretische complexiteitsmaten goede
voorspellers zijn voor de verwerkingstijd die gezonde volwassenen nodig hebben
om te beslissen of een woord een echt woord is of niet. Het menselijk brein is
dus gevoelig voor complexiteit van informatie en heeft meer verwerkingstijd
nodig voor meer complexere items. Dit klinkt wellicht triviaal, maar met dit
onderzoek gebaseerd op de informatie theorie kunnen we nu een kwalitatieve
waarde geven aan wat *complexiteit* nu precies inhoudt.
Tabak (2006) heeft de rol van complexiteit onderzocht bij het ophalen van
werkwoorden uit het mentale lexicon. Ze heeft hierbij gebruikt gemaakt van een
visuele woordbeslissingstaak, maar ook van een benoemtaak, waarbij de
proefpersonen verscheidene plaatjes met acties in verschillende vervoegingen
moesten benoemen, alsmede een *cross-tense* taak. In deze taak kregen de
proefpersonen een werkwoordsvorm in tegenwoordige tijd te zien en moesten
vervolgens de verleden tijd produceren, of andersom. Hierbij keek Tabak zowel
naar regelmatige werkwoorden (maakt, maakte) als onregelmatige werkwoorden
(loop, liep). Traditioneel wordt gedacht dat regelmatige verleden tijd gevormd
wordt uit een stamvorm + inflectie (Pinker en Ullman, 2002). Dit zou betekenen
dat de vervoegde vormen niet als zodanig opgeslagen liggen in het lexicon.
Onregelmatige verleden tijdsvormen daarentegen, worden niet met deze regel
gevormd en zouden dus wel opgeslagen liggen in het lexicon. Recenter onderzoek
(Stemberger, 2002) suggereert echter dat ook regelmatige vervoegde
werkwoordsvormen wel degelijk als complete vormen opgeslagen zijn in het
lexicon. Als de laatste hypothese waar is, dan verwachtte Tabak dat in de
cross-naming task het net zo lastig is om een regelmatige VT vorm te produceren
bij het zien van een TT vorm als een onregelmatige vorm. Uit deze drie
experimenten kwam een aantal belangrijke conclusies, namelijk dat:
1. er verschillende factoren een rol spelen bij de verwerking van
werkwoordsvormen (waaronder frequentie, aantal synsets(het aantal betekenissen
van 1 woordvorm), inflectional family size);
2. deze factoren, uitgedrukt in informatietheoretische waarden, de
verwerkingssnelheid van woordsvormen kunnen voorspellen;
3. het vormen van tegenwoordige tijd naar verleden tijd niet eenvoudiger was
voor regelmatige woorden, wat erop wijst dat vervoegde werkwoorden als zodanig
opgeslagen liggen in het lexicon.

Ondanks dat de informatietheorie met name gebruikt is in taalverwerking,
suggereert Kostiç in zijn 2004 artikel dat hij het onwaarschijnlijk acht dat
deze gevoeligheid voor complexiteit puur geldt voor talige items. Het is
waarschijnlijker dat een hoge informatie load tijdens elk cognitief proces meer
processing vergt.

Het onderzoek van Tabak verschaft een uniek uitgangspunt om linguïstische
informatie¬verwerking in het gezonde brein te vergelijken met dat in het
beschadigde brein. Het doel van ons onderzoek is om te begrijpen waarom
hersenletsel leidt tot dissociaties in het verbale domein. Door middel van het
gebruik van kwantitatieve maten van de factoren die de complexiteit van een
werkwoordsvorm bepalen, zal de gereduceerde verwerkingscapaciteit van het
beschadigde brein onderzocht worden. Dit zal informatie geven over de structuur
van taal (het lexicon) enerzijds, en, anderzijds, de transmissie, of de
verwerking van complexe linguïstische informatie in het (aangetaste)
hersenweefsel.

We weten uit de afasieliteratuur dat:
1. het produceren van vervoegde werkwoordsvormen problematisch is;
2. sommige vervoegingen lastiger zijn dan anderen (bijv., VT moeilijker dan
TT);
3. er onduidelijkheid bestaat het verschil in moeilijkheid tussen regelmatige
versus onregelmatige werkwoorden;
4. afasiepatiënten mogelijk een gereduceerde verwerkingscapaciteit hebben.

Uit de normale taalverwerkingsonderzoek met intacte individuen weten we dat:
1. complexiteit van een vervoegde vorm een belangrijke voorspeller is van
verwerkingstijd voor normale volwassenen;
2. deze complexiteit gemeten kan worden aan de hand van informatie theoretische
waarden als informatie load en inflectional family size.

Door deze twee onderzoeksgebieden bij elkaar te brengen wordt een unieke kans
gecreëerd om de verwerkingscapaciteit van het brein van mensen met afasie te
onderzoeken met kwantitatieve maten. Factoren waarvan we weten dat ze een rol
spelen bij het ophalen van werkwoorden uit het lexicon bij gezonde volwassenen
zullen onderzocht worden bij afatische patiënten. Dit zal informatie
verschaffen over de opbouw van het lexicon bij deze mensen en voorspellingen
worden gedaan over welke woordvormen mogelijk lastiger (want complexer) zullen
zijn dan anderen. Het doel van dit onderzoek is dus om op systematische wijze
met kwantitatieve voorspellingen te onderzoeken welke (werk)woordvormen
lastiger zijn op te halen uit het lexicon.

Als blijkt dat ons model inderdaad de gereduceerde verwerkingscapaciteit van
onze patiëntengroepen kan omschrijven, dan rijst natuurlijk de vraag of deze
gereduceerde verwerkingscapaciteit zich beperkt tot talig materiaal of ook (in
mindere mate) zichtbaar is in andere cognitieve domeinen. Dit onderzoek zal
daarom ook een controletaak introduceren op het gebied van de visuele cognitie,
met als belangrijkste doel om te onderzoeken of er een dissociatie bestaat
tussen de verwerking van complex materiaal tussen de verbale en visuele
verwerking, of juist niet. Het klassieke modulaire model van cognitie zegt dat
hersenbeschadiging die tot afasie leidt zich beperkt tot de modules in het
brein die verantwoordelijk zijn voor taalverwerking. Deze
taalverwerkingsnetwerken zouden helemaal losstaan van netwerken die (primair)
betrokken zijn bij andere vormen van informatieverwerking. Meer recent
onderzoek (bijv. Vigneau, 2006) laat echter zien dat de
taalverwerkingsnetwerken veel uitgebreider zijn dan men oorspronkelijk dacht.
Bovendien blijkt uit fMRI studies dat delen van het brein die oorspronkelijk
alleen aan taalfuncties werden gekoppeld ook een rol spelen bij andere
cognitieve functies. Er zijn parallelle terugkoppelingscircuits van cortex naar
subcorticale structuren (en terug) die dezelfde soort computaties uitvoeren op
andere typen van corticale input, afhankelijk van de corticale locatie. Als
zulke circuits aangetast worden door een infarct, zou men verwachten dat meer
dan één domein gaat dysfunctioneren, hoewel de aantasting nog steeds primair in
bijv. de taal kan zitten, en veel minder zichtbaar is in bijv. de visuele
patroonherkenning.

Met een niet talige taak willen we dus onderzoeken of er subtiele moeilijkheden
met de verwerking van complexe informatie te vinden zijn in een ander domein
dan het talige. Belangrijk is dat we niet speculeren dat mensen met afasie
ernstige verstoorde visuele cognitie hebben. Het doel is potentiële parallellen
of dissociaties te vinden in de verwerking van complexe informatie.

In dit onderzoek willen we bekijken in hoeverre mensen met afasie een
gereduceerde verwerkingscapaciteit hebben. We zullen onderzoeken of de
complexiteit van werkwoordsvormen en de familie van een werkwoordsvorm een rol
spelen bij de snelheid en accuraatheid van het ophalen van de werkwoordsvormen
uit het lexicon. Als de verwerkingscapaciteit van mensen met afasie gereduceerd
is, verwachten we dat werkwoorden met een hoge complexiteit (dus een hoge
information load) significant langzamer opgehaald worden uit het lexicon dan
bij gezonde volwassenen. Om te onderzoeken of een eventuele gereduceerde
verwerkingscapaciteit beperkt is tot de verwerking van taal of ook zichtbaar is
in andere, niet talige cognitieve vaardigheden, zal er een visuele zoektaak
afgenomen worden.

De proefpersonen zullen deelnemen aan 3 experimenten. Luisterexperiment 1
betreft een lexical decisie taak waarbij de luisteraar steeds van een auditief
aangeboden stimulus moet aangeven of dit een bestaand woord is of niet. In
experiment 2 worden de deelnemers gevraagd een aantal foto's van werkwoorden te
benoemen. Experiment 3 betreft een niet-talige zoektaak. Hierbij wordt de
deelnemer gevraagd een vooraf afgesproken doel wel of niet aanwezig is in een
plaatje.

Een uitgebreide beschrijving van de onderzoeksopzet vindt u op pagina 13 van
het protocol.

De proefpersonen zullen gevraagd worden 3 gedragstestjes uit te voeren. In
totaal zal dit 2 uur duren. De experimenten zullen over 2 sessies aangeboden
worden en er zal genoeg gelegenheid zijn om pauze te houden. Het is mogelijk om
de test opstelling mee te nemen naar de woning van de deelnemers. De belasting
van de proefpersonen is dus minimaal.
Omdat 2 van de taken van talige aard zijn zou het kunnen zijn dat de
participanten met afasie de taken als frustrerend ervaren. Er zal genoeg ruimte
gegeven worden om dit te bespreken en de participanten kunnen op ieder moment
terugtrekken uit het experiment.