Sviluppo della Percezione e del Linguaggio

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1 Insegnamento di Audiologia II Lezione IV del Sviluppo della Percezione e del Linguaggio Dott. Carla Laria Servizio di Audiologia Dipartimento di Neuroscienze

2 comprensione LINGUAGGIO SISTEMA COGNITIVO PROCESSORE SEMANTICO-LESSICALE FILTRO INGRESSO PROCESSORE MORFO-SINTATTICO FILTRO USCITA produzione PROCESSORE FONOLOGICO FILTRO INGRESSO FILTRO USCITA ANALISI UDITIVA REALIZZAZIONE FONETICA

3 Apprendimento del linguaggio Sistema a due vie VIA DORSALE Articolazione Input uditivo Corteccia uditiva primaria Interscambio Acusticomotorio Interscambio Suonocomprensione VIA VENTRALE

4 Caratteristiche di elaborazione del linguaggio verbale nel I anno di vita Asimmetria ricezione/produzione Avanzate competenze in comprensione Ridotte capacità produttive VIA VENTRALE > VIA DORSALE

5 Quando incominciano i processi comunicativi del neonato? Da subito!!!! predisposizione innata all apprendimento del linguaggio, il piccolo umano è in grado di apprendere in un tempo relativamente breve un sistema complesso come la lingua cui è esposto.

6 Pre-requisiti biologici Prima che inizi lo sviluppo del linguaggio il bambino deve essere pronto ad acquisirlo. Anche prima che il bambino pronunci la prima parola è già iniziato un lungo processo di sviluppo delle abilità linguistiche.

7 Pre-requisiti biologici Adeguato sviluppo e funzionamento dell apparato uditivo Esperienza acustica

8 Udito PERIFERIA UDITIVA La coclea appare macroscopicamente matura a partire dalla 33 settimana di età gestazionale; ma il processo di differenziazione cellulare inizia già alla settimana dopo il concepimento. Il feto è in grado di udire negli ultimi due mesi di vita intrauterina

9 PERIFERIA UDITIVA Udito La maturazione dei neuroni afferenti primari del ganglio spirale del Corti segue un percorso strettamente legato allo sviluppo cocleare. La mielinizzazione inizia distalmente a partire dalla 22 settimana e si completa a livello centrale verso la 29 settimana gestazionale. In seguito, la densità di mielina aumenta progressivamente, portando alla completa maturazione della conduzione elettrica lungo le vie acustiche entro il primo anno di vita.

10 CORTECCIA UDITIVA Udito Mentre la coclea e le vie uditive del tronco sono funzionalmente attive alla nascita, l encefalo è completamente immaturo e continua a svilupparsi ancora per molti anni. La stimolazione ambientale promuove nel tempo la maturazione e la successiva stabilizzazione dei circuiti neurali degli strati corticali della corteccia uditiva. La percezione uditiva e alcune capacità di discriminazione sonora sono innate, ma alcune abilità sensitivo-motorie, percettive e cognitive vengono acquisite nella prima infanzia entro il 2 anno di vita.

11 % prestazione % prestazione Sistema Uditivo Centrale sviluppo coclea 0 sviluppo corteccia nascita 6 anni

12 Sistema Uditivo Centrale Differenziazione progressiva delle aree della corteccia Lo sviluppo continua anche dopo la nascita

13 Vie uditive nuclei cocleari del tronco encefalico, ricevono assoni del ganglio spirale del Corti oliva superiore decussazione fibre nervose collicolo inferiore del mesencefalo, localiz. sorgente sonora (confronto tempo e intensità) corpo genicolato mediale del talamo, processi integrativi corteccia uditiva primaria riconoscimento e memorizzazione, risposte volontarie

14 * Corteccia uditiva La corteccia uditiva primaria (A1, A2, R) è costituita dalle aree dette CORE e BELT La corteccia uditiva secondaria è costituita dalle aree associative dette PARABELT: Prefrontale (BROCA) Temporale Posteriore (WERNICKE) Planuum temporale

15 La corteccia uditiva primaria (A1, A2, R) è tonotopica. È responsabile dell analisi spettro-temporale dei fonemi. La corteccia uditiva secondaria non è tonotopica. È responsabile dell analisi semantica.

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17 La capacità di processing cerebrale dello stimolo sonoro nel neonato Preferential hearing Preferenza di ascolto della voce materna Capacità di percepire indici acustici relativi agli accenti ed alla prosodia (aspetti musicali e non semantici)

18 Percezione 0-1 mese: I neonati sono capaci, sin dalla nascita, di percepire i contrasti linguistici tra fonemi: studi su: - suzione (aumento della forza di suzione in presenza di stimoli nuovi), - abituazione (orientamento del neonato verso lo stimolo nuovo o nessuna risposta in presenza di stimoli già uditi), - generalizzazione (girare la testa verso i suoni appartenenti ad una categoria linguistica, ma non ad altre); Sono capaci di discriminare intonazione ed accento: qualità del timbro, differenze di ritmo, di intensità, di durata;

19 PERCEZIONE VERBALE NEL BAMBINO Riesce a discriminare categorie della lingua non nativa fino a 12 mesi di età sebbene questa capacità si riduca già tra 8 10 mesi Riesce a percepire differenziazioni vocaliche già intorno ai 6 mesi I bambini americani non sono in grado di discriminare la /i/ della lingua inglese ma sono in grado di differenziarla dal medesimo suono della lingua svedese (kuhl et al 1992) Riesce successivamente a «selezionare» categorie consonantiche, processo che alla base del riconoscimento di parole (Boysson-Bardies, 1998)

20 TRASCRIZIONE IPA <6 mesi >10-12 mesi

21 TRAPEZIO VOCALICO 28 7

22 ADULTO DISCRIMINAZIONE dei suoni linguistici Discrimina gli indici acustici in modo categoriale, tende a percepire gli indici acustici che distinguono i fonemi, ignora gli indici acustici che non determinano cambiamenti fonemici BAMBINO Capacità di discriminare parecchi (tutti?) gli indici acustici presenti nei suoni linguistici (se così non fosse il bambino sarebbe predestinato a parlare una lingua particolare)

23 Bambini al di sotto dei sei mesi sono in grado di discriminare un discreto numero di indici acustici che identificano i fonemi: -occlusive (p, b, t, d, k, g), nasali (m, n), vocali; - scarsa discriminazione dell informazione alle altre frequenze delle fricative (v, f);

24 Studio su bambini provenienti da tre diversi contesti linguistici: Scopo: discriminare contrasti fonemici PRESENTI e NON PRESENTI nella loro lingua a 6 mesi, i bambini erano in grado di discriminare i contrasti fonemici di tutte e tre le lingue verso l anno i bambini non sono più in grado di discriminare i contrasti fonemici non presenti nella lingua di appartenenza che erano invece in grado di distinguere in precedenza Werker & Tees (1984)

25 SVILUPPO FONOLOGICO (percezione) da 0 a 6-10 mesi il bambino è in grado di estrarre informazioni fonetiche universali ovvero di discriminare fonemi anche non presenti nella propria lingua da 6-10 mesi a mesi: riconoscimento delle categorie fonetiche presenti nella lingua materna, la capacità di discriminazione precedente decade per quei fonemi che non fanno parte della lingua di appartenenza (interazione con l ambiente)

26 ATTENUAZIONE O PERDITA, alcune capacità discriminanti non sono necessario all interno di alcune lingue, perdita della capacità di discriminazione tra questi contrasti fonologici Es. nel giapponese adulto, incapacità di discriminare tra /r/e /l/ Le capacità di discriminazione non ancora presenti alla nascita devono essere acquisite. Apprendimento dell abilità tramite gli input linguistici e la maturazione del SNC

27 NEL NEONATO LE ABILITÀ RECETTIVE SONO MOLTO PIÙ SVILUPPATE RISPETTO A QUELLE PRODUTTIVE notevole capacità di discriminare le differenze tra suoni linguistici ridotte capacità di riproduzione degli stessi

28 Come nasce e si sviluppa il linguaggio Percezione prosodica /musicale Unità fonetiche Categorizzazione delle unità fonetiche Narrowing Riduzione dei fonemi della lingua nativa

29 Segmentazione: analisi statistica delle adjacent transitional probabilities Il neonato ha: Una sensibilità alla probabilità di sequenza tra sillabe adiacenti; La possibilità di separazione della forma della parola su base fonologica, già prima di attribuire un significato. Limiti dell analisi statistica per la segmentazione.

30 STADI DI SVILUPPO DEI SUONI LINGUISTICI PREVERBALI SECONDO OLLER (1980) STADIO ETA COMPARSA TIPO DI ESPRESSIONE Fonazione Nascita-1 mese Nuclei quasi risonanti Suoni gutturali Espansione 2-3 mesi 4-6 mesi Nuclei quasi risonanti anche con costrizione posteriore Nuclei di risonanza completi: pernacchie, gridolini, strilli, borbottii, marginali lallazioni Lallazione tipica (babbling canonico) Lallazione variata (babbling variato) 7-10 mesi CVCV con caratteristiche temporali precise mesi Ampia varietà di consonanti e vocali, discorsi inarticolati

31 Stadi di sviluppo del linguaggio nel bambino normale Lallazione generica Lallazione canonica Lallazione variata Inizio comparsa comprensione di parole Comparsa produzione delle prime parole Esplosione del vocabolario; dal riferimento alla predicazione Combinazione di parole Esplosione della grammatica; comparsa delle prime frasi Progressiva efficienza sul piano lessicale, grammaticale e sintattico 3-7 mesi 8-9 mesi 9-10 mesi 9-12 mesi mesi (12/20 parole intorno ai 18 mesi) Dai mesi mesi mesi mesi

32 LO SVILUPPO MORFO-SINTATTICO (CHILOSI-CIPRIANI 91) ETA (mesi) LME FASE PRESINTATTICA - Parole singole in successione Enunciati telegrafici FASE SINTATTICA PRIMITIVA Enunciati nucleari semplici FASE DI COMPLETAMENTO DELLA FRASE NUCLEARE - Frasi complete (verbo) FASE DI CONSOLIDAMENTO E GENERALIZZAZIONE DELLE REGOLE IN STRUTTURE E COMBINAZIONI COMPLESSE - Completamento con i funzionali

33 LINGUISTICA

34 Proprietà dei codici verbali: Andrè Martinet (Saint-Alban-des- Villards, 12 aprile 1908 Châtenay- Malabry, 16 luglio 1999) Last but not least Doppia articolazione Due livelli strutturali delle lingue Primo livello : unità dotate di significato Secondo livello: unità prive di significato Il direttore mangia un panino Il / dirett/ore mangi/a /un / panino I/l d/i/r/e/t/t/o/r/e/ m/a/n/g/i/a/ u/n/ p/a/n/i/n/o/

35 Fonetica e Fonologia Fonetica > studio sistematico del suono. Può essere articolatoria, acustica, uditiva Fonologia > studio dei fonemi, cioè della valenza distintiva che i suoni assumono all interno dei sistemi linguistici

36 La fonetica La fonetica è la disciplina della linguistica che tratta la componente fisica della comunicazione verbale La fonetica si suddistingue in tre campi principali Fonetica articolatoria, che studia i suoni del linguaggio in base al modo vengono articolati in cui Fonetica acustica, che studia i suoni del linguaggio in base alla loro consistenza fisica e modalità di trasmissione Fonetica uditiva, che studia i suoni del linguaggio in base al modo in cui vengono percepiti

37 Fonetica articolatoria La fonetica articolatoria studia i suoni di una lingua e i meccanismi che accompagnano la loro produzione attraverso l'apparato fonatorio. Descrive gli organi che sono coinvolti nella emissione dei suoni e come bocca, naso o gola producano i differenti foni... Un simbolo fonetico è un segno convenzionale usato per significare la descrizione articolatoria di un suono, nonché una sua approssimata collocazione in determinate classi detti foni, dal momento che nessuno è in grado di riprodurre due volte lo stesso identico suono. I simboli più utilizzati sono quelli dell'afi, l'associazione fonetica internazionale, conosciuta anche come IPA (International Phonetic Association, it AFI)

38 Fonetica: l apparato fonatorio

39 La classificazione dei suoni dei linguaggio Parametri di identificazione dei suoni del linguaggio 1. il LUOGO in cui viene articolato un suono 2. il MODO in cui viene articolato un suono (e il contributo della MOBILITÀ DEI SINGOLI ORGANI all'articolazione dei suoni) 3. la presenza/assenza di VIBRAZIONE DELLE CORDE VOCALI

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41 La classificazione dei suoni dei linguaggio Possiamo individuare, in base ai parametri suddetti, due grandi opposizioni di suoni VOCALI, cioè i suoni prodotti senza frapposizione di ostacoli al flusso d'aria CONSONANTI, i suoni prodotti mediante la frapposizione di un ostacolo SONORI, cioè i suoni prodotti con la vibrazione delle corde vocali SORDI, i suoni prodotti senza vibrazione delle corde vocali

42 Livelli di analisi. Elementi di fonologia: Fonemi della lingua italiana

43 Le consonanti In base al modo di articolazione del suono, le consonanti si possono classificare in OCCLUSIVE FRICATIVE APPROSSIMANTI AFFRICATE LATERALI VIBRANTI NASALI (FORTI) (ASPIRATE)

44 Le consonanti In base al luogo di articolazione del suono, le consonanti si possono classificare in BILABIALI LABIO-DENTALI DENTALI ALVEOLARI PALATALI VELARI UVULARI FARINGALI GLOTTIDALI

45 Le vocali I parametri fondamentali di classificazione delle vocali sono 1. la posizione della lingua avanzamento o arretramento ANTERIORI POSTERIORI CENTRALI innalzamento o abbassamento ALTE MEDIE BASSE

46 La posizione in cui vengono articolate le vocali, secondo il duplice asse orizzontale e verticale, può essere rappresentato in uno schema, detto TRAPEZIO VOCALICO

47 Le vocali 2. la posizione delle labbra protrusione ARROTONDATE O LABIALIZZATE distensione NON ARROTONDATE O NON LABIALIZZATE 3. il passaggio dell'aria nella cavità nasale NASALI

48 Le semivocali Le semivocali appartengono alla categoria delle approssimanti, cioè suoni con un modo di articolazione fra vocali e consonanti fricative Le semivocali si possono distinguere in ANTERIORI POSTERIORI

49 La fonologia La fonologia studia l'organizzazione e il funzionamento dei suoni nel sistema linguistico, a partire dalle proprie unità minime, dette fonemi Il FONEMA rappresenta l'unità minima di seconda articolazione del sistema linguistico La trascrizione dei fonemi è detta fonematica una classe astratta di foni, dotata di valore distintivo, cioè tale da opporre una parola ad un'altra in una data lingua

50 La sillaba DEFINIZIONE: le minime combinazioni di fonemi che funzionano come unità pronunciabili per costruire la forma fonica delle parole sono dette SILLABE STRUTTURA: in italiano e nella maggioranza delle lingue le sillabe sono costruite attorno a una vocale, che ne costituisce il nucleo; la parte che precede la vocale è detta attacco, la parte che eventualmente segue la vocale prende il nome di coda

51 10. Dalla parola ai tratti distintivi Riassumendo: 51 Graffi, Scalise - Le lingue e il linguaggio - Il Mulino, 2006

52 Fonetica acustica La fonetica acustica si occupa della trasmissione dei suoni nello spazio attraverso le onde sonore. Per rilevarne le caratteristiche si utilizzano il sonografo, o spettografo, e gli spettrogrammi con esso prodotti: con questi strumenti si possono identificare determinate bande chiamate formanti. Inoltre si sono analizzate le onde sonore per capire quali siano le frequenze che contengono i dati fondamentali, necessari e sufficienti per identificare i suoni delle varie lingue.

53 Il suono come evento fisico Il suono si determina quando una sorgente entra in vibrazione, generando onde di compressione e rarefazione dell aria. Se ne possono studiare le caratteristiche fisiche (frequenza, ampiezza, ) in diagrammi quali le forme d onda, gli spettrogrammi, ecc.

54 Il suono è una sequenza di compressioni e rarefazioni di un mezzo elastico generate dalle oscillazioni delle particelle che compongono il mezzo attorno alla loro posizione di riposo Ogni corpo che venga posto in vibrazione in un mezzo che non sia il vuoto genera un suono

55 Tale vibrazione, propagatasi nell aria o in un altro mezzo elastico, raggiunge l'orecchio umano che, tramite un complesso meccanismo interno, è responsabile della creazione di una sensazione uditiva direttamente correlata alla natura della vibrazione.

56 Per descrivere da un punto di vista matematico un suono puro con una determinata tonalità e per illustrare la variazione della pressione sonora che avviene in una posizione specifica (ad es. al timpano)si ricorre alla funzione matematico seno (SEN)

57 La funzione del seno descrive come la pressione tende a cambiare nel tempo, rispetto ad una posizione precisa. La parte della funzione che si trova sopra l asse delle X corrisponde alla condensazione delle molecole dell aria, La parte inferiore corrisponde alla rarefazione.

58 Caratteri fondamentali del suono Durata Altezza Intensità Timbro

59 Lunghezza d onda È la distanza tra le ripetizioni di uno stesso schema sonoro (es. distanza tra i due picchi di un onda) È espressa dalla lettera greca lambda λ ed è misurata in metri Nell aria, ad esempio, un tono basso può avere una λ d onda di alcuni metri, mentre uno acuto di pochi centrimetri

60 Frequenza Indica quante volte in un secondo si ripete lo schema o la forma d onda Viene misurata in Hertz (Hz), ossia cicli/secondo Le frequenze più basse e più alte percepibili dall orecchio umano come suoni, sono situate tra i 20 Hz ed i Hz (20 khz)

61 Altezza di un suono: L uomo percepisce come suono solo vibrazioni comprese tra 16 e Hz = campo uditivo normale per un normoudente adulto

62 Altezza di un suono: Dipende dalla frequenza della vibrazione che lo produce, ossia dal numero delle vibrazioni al secondo

63 Ampiezza È l oscillazione o lo spostamento massimo registrato dalla funzione seno Esprime la grandezza delle variazioni di pressione prodotte dalla condensazione e dalla rarefazione delle molecole dell aria, rispetto alla sua normale pressione Rappresenta la pressione sonora dell onda

64 Due forme sinusoidali d onda, identiche in lunghezza e frequenza, ma che variano in ampiezza, rappresentano due valori di pressione sonora diversi più grande è l ampiezza, maggiore è la pressione sonora

65 Intensità di un suono: E costituita dall energia cinetica posseduta in quel punto dalle particelle del mezzo che vibrano. È rappresentata dall ampiezza del moto vibratorio. Ci consente di distinguere tra suoni deboli e suoni forti. L ampiezza è una grandezza fisica oggettiva e,pertanto, misurabile; mentre l intensità è l entità della sensazione acustica.

66 Intensità di un suono ed ampiezza: Le due grandezze sono collegate da un rapporto determinato, ma non sono sovrapponibili. Al fine di interpretare il complesso rapporto stimolosensazione si è ricorso alla determinazione della soglia differenziale, cioè il minimo aumento della sensazione apprezzabile che si realizzi per un aumento dello stimolo. Il rapporto tra ampiezza di un suono ed intensità raccolta a livello di sensazione nell orecchio è un rapporto di tipo logaritmico = l energia sonora cresce con progressione geometrica, l intensità della sensazione con progressione aritmetica. Energia sonora Intensità

67 COME SI MISURA IL LIVELLO DI PRESSIONE SONORA? LA Pressione è la forza esercitata rispetto ad una determinata area e si esprime in Pascal (Pa) Poiché in acustica i valori numeri sono molto bassi, la Pressione sonora si misura in micropascal (μpa) Esempio: 20 μpa = 0,00002 Pa Pressione Atmosferica= Pa

68 20 μpa μpa 20 μpa è la pressione sonore minima che può essere udita dall orecchio umano, quando il suono è costituito da un tono puro con frequenza di circa 2000 Hz Quando un suono diventa insopportabilmente forte, nella scala dell intensità, la pressione sonora è di μpa (1 milione di volte più grande rispetto al suono più debole udibile)

69 Variazioni di pressione sonora particolarmente grandi rendono difficile utilizzare i micropascal come unità di misura Si è reso necessario stabilire un unità di misura che descrivesse con più semplicità i livelli di Pressione sonora che l orecchio umano percepisce = il decibel (db)

70 Decibel Indica la differenza tra due pressioni sonore Pressione sonora in decibel = Pressione sonora attuale Pres. sonora di riferimento Poiché quella in decibel è una scala logaritmica, la grande differenza tra 20 e μpa viene convertita nel valore più agevole di 120 decibel

71 Decibel Unità di misura relativa e non assoluta, esprimendo solo un rapporto tra due diversi valori di intensità db = 20 * log 10 (p/p 0 ) Dove p 0 è una costante che grosso modo corrisponde al valore di pressione di un suono della frequenza di 1000 Hz appena percepibile da un essere umano normoudente p 0 = 20 * 10-6 Pa = 0, Pa Il decibel quindi misura una amplificazione o una attenuazione rispetto ad un valore di base e mai uno specifico livello di energia.

72 La sigla db SPL indica il livello di pressione del suono, ossia di quanti decibel esso supera la pressione di riferimento di 20 μpa I livelli di pressione sonora vengono calcolati con un misuratore apposito, il fonometro I livelli di pressione sonora dei suoni ambientali si trovano in una scala che va da 0 db SPL fino a db SPL

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74 SEGNALI SONORI COMPLESSI Nell ambiente in cui viviamo quotidianamente i suoni puri sono molto rari, mentre sono frequenti quelli complessi (es. persona che parla, motore di un auto) Il matematico francese Jean Baptiste Joseph Fourier ha scoperto che ogni suono complesso può essere in realtà considerato come un insieme di suoni puri.

75 Fourier inventò un operazione matematica per determinare le componenti frequenziali che formano un suono complesso, detta Trasformata Rapida di Fourier o Analisi Spettrale I suoni complessi sono raggruppati in due categorie: Suoni periodici Suoni aperiodici

76 Suono periodico Una oscillazione è periodica se il suo moto, ad ogni intervallo di tempo, presenta le stesse caratteristiche. Il moto periodico semplice produce un suono puro.

77 Questo tipo di suono non esiste in natura, dove qualsiasi vibrazione acustica è costituita dalla sovrapposizione di un suono puro con un certo numero di altri suoni semplici. Ne risulta una vibrazione complessa, somma di oscillazioni semplici. Tra le vibrazioni componenti il suono complesso ve n è una che si caratterizza per la massima ampiezza e identica frequenza della vibrazione complessa: vibrazione fondamentale!

78 Le altre oscillazioni componenti hanno abitualmente ampiezza minore e frequenza multipla della fondamentale (2n, 3n, 4n, etc.) e si chiamano vibrazioni armoniche

79 Timbro di un suono: È l elemento caratteristico di quel suono che consente di differenziarlo da altri suoni aventi la stessa frequenza ed intensità. Dipende dal numero e dalla qualità delle armoniche che accompagnano il suono fondamentale. Es. DO di un clarino da quello emesso da un altro strumento.

80 SUONI APERIODICI Altri suoni complessi, detti aperiodici, possiedono uno schema d onda che non si ripete: lunghezza e forma cambiano nel tempo. Es. sbattere di una porta La componente spettrale dei suoni aperiodici può essere determinata attraverso l analisi spettrale.

81 SEGNALE DEL PARLATO Il parlato è formato da suoni quasi periodici o aperiodici tra loro collegati Alcuni suoni del parlato si formano nella gola (gutturali e sonori), altri si formano quando l aria passa attraverso spazi stretti come le labbra

82 Quando una persona parla, i suoi organo fonoarticolatori mutano costantemente posizione. Ne consegue anche un cambiamento anche della risonanza nella cavità orale, con produzione di una diversa articolazione

83 Intensity Spectrum of glottal pulse Frequency (Hz) Harmonics of spectrum spaced at 80 Hz, corresponding to pitch period of 12.5ms.

84 MECCANISMO DELLA ARTICOLAZIONE Gli spazi della cavità di risonanza posseggono, a seconda della loro configurazione momentanea, determinate frequenze naturali, che si formano quando l aria entra in oscillazione in questi spazi. Queste frequenze si uniscono a quelle prodotte dalle ccvv, rendendo la voce udibile.

85 Intensity Spectrum of glottal pulse filtered by the vocal tract Frequency (Hz) Harmonics of spectrum spaced at 80 Hz, corresponding to pitch period of 12.5ms.

86 Vowel /ar/ as in car front, low, unrounded

87 Vowel /ee/ as in feet High, front,spread

88 Vowel /uu/ as in rude High, back, rounded

89 Fonetica uditiva La fonetica uditiva è probabilmente il settore della fonetica a tutt'oggi meno esplorato e tratta di come i suoni linguistici vengano recepiti dall apparto uditivo umano: per questo studia in particolare come funziona il canale uditivo.