LIMITAZIONI DELL ANALISI ACUSTICA: APPLICAZIONI ALLA PATOLOGIA (ESEMPI TRATTI DALLA BALBUZIE)

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1 LIMITAZIONI DELL ANALISI ACUSTICA: APPLICAZIONI ALLA PATOLOGIA (ESEMPI TRATTI DALLA BALBUZIE) Dr. CLAUDIO ZMARICH Ricercatore C.N.R. - Istituto di Scienze e Tecnologie della Cognizione, Sede di Padova via Anghinoni 10, Padova claudio.zmarich@pd.istc.cnr.it SCUOLA ESTIVA AISV: Dalla fonetica alla fonologia sperimentale: teoria e metodi di analisi (Soriano nel Cimino, VT, settembre 2006 )

2 DEFINIZIONE E SINTOMATOLOGIA Tradizionalmente, la descrizione, la spiegazione e la riabilitazione di varie patologie articolatorie del linguaggio si è basata sulla trascrizione fonetica su base uditivo-percettiva e sull'analisi acustica. Per ciascuno dei tre livelli questi metodi rivelano limitazioni.

3 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA DESCRIZIONE: TRASCRIZIONE FONETICA Problemi della trascrizione fonetica: soggettività del trascrittore, anche esperto (il tipo narrow ha percentuali di accordo inter- e intra-giudice del 74%, Schriberg & Lof 1991) specialmente per le vocalizzazioni infantili...: incompletezza della tavola dei simboli principali IPA; inadeguatezza di tale codifica: è basata su categorie adulte mentre l apparato fono-articolatorio fino al 4 mese è anatomicamente e funzionalmente difforme da quello adulto. E solo a partire dal babbling che si può fare la trascrizione fonetica con i simboli IPA. indebita attribuzione di status (ad. es. segmentale) a percetti che non esisterebbero come unità autonome nelle vocalizzazioni del bambino e per il parlato patologico...: non può descrivere analiticamente i molti parametri di una distorsione articolatoria che nei soggetti patologici assume spesso caratteri di idiosincraticità e di estrema variabilità, soprattuto nei suoi aspetti temporali

4 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA DESCRIZIONE: ANALISI ACUSTICA Pur avendo il merito di proporre all'analisi del foniatra e del logopedista materiale oggettivo per confronti inter- e intra-individuali, e per questo è tuttora largamente usata, analizza un segnale che è il risultato dell'atteggiamento globale del condotto vocale: eventuali variazioni spettrali nel segnale acustico difficilmente possono essere messe in relazione con il comportamento di un unico articolatore e ciò per l esistenza della coarticolazione (influenza di un suon su un altro) e la mancanza di biunivocità tra prodotto acustico e articolazione. F1 F2 F3 F4 Fig.: lo stesso suono (v. valore centrale e larghezza di banda delle frequenze) è stato prodotto da atteggiamenti articolatori diversi (v. area del tratto vocale)

5 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA DESCRIZIONE: ANALISI ACUSTICA L analisi fisiologica ci può dare una descrizione più accurata e individualizzata della fisiologia periferica delle disfluenze della balbuzie (Zimmermann, 1980). Unita a rilevazioni di tipo elettromiografico ha approfondito la nostra conoscenza sulle anomalie di contrazione muscolare (Fig.: movimento del labbro inferiore e tracciati EMG del muscolo Mentalis e depressor labii inferior in pronuncie disfluenti di /p/; McClean et al. 1984).

6 L analisi acustica non rivela l incoordinazione temporale nella balbuzie (percettivamente fluente) Compito linguistico: Balbuzienti e normofluenti producono fluentemente dal punto di vista percettivo molte volte sàpapple. Dato acustico: nessuna differenza tra i parlanti Dato cinematico: La sequenza temporale dei picchi di velocità degli articolatori nel gesto di chiusura per /p/ nei balbuzienti rivela che, mentre i normoparlanti evidenziano una successione temporale fissa in cui il labbro superiore precede nell'ordine il labbro inferiore e la mandibola, i soggetti balbuzienti evidenziano una maggiore variabilità, sia intra- che interindividuale (Caruso et al. 1988). Inoltre nei balbuzienti anche gli inizi dei movimenti sono più variabili (Van Lieshout, Alfonso, Hulstijn & Peters, 1993) e le variazioni delle successioni articolatorie relative agli inizi e ai picchi di velocità al cambiare delle frequenze di articolazione, contesto fonetico e tipo di gesto sono meno sistematiche e predicibili nei balbuzienti rispetto ai normoparlanti (Zmarich et al. 1994).

7 L analisi acustica non rivela l incoordinazione spaziale nella balbuzie (percettiv. fluente) In un esperimento (Alfonso, Watson & Baer, 1987) venne misurato il gesto di occlusione per la prima /t/ della sequenza /e tete/ pronunciata in modo percettivamente fluente da un soggetto normale e da un soggetto balbuziente (cf. fig.) Il balbuziente realizzava l'occlusione con un elevazione eccessiva della mandibola che costringeva di conseguenza il dorso della lingua ad abbassarsi in modo abnorme per poter coarticolare la vocale successiva.

8 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA SPIEGAZIONE distale in cui si generano gli eventi diventa progressivamente più difficile diventa progressivamente più difficile muscolare, l attività dei nervi periferici, l attività dei motoneuroni, il controllo opacità introdotta dalla relativa distanza tra la causa più o meno centrale della patologia e la periferia più o meno acustici o percettivi misurati Misurare gli eventi fisiologici umani man mano che ci allontana dalle strutture periferiche verso quello centrali. Considerando per es. la mandibola, misurare la posizione, l attività cerebrale del movimento e la pianificazione cerebrale del movimento.

9 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA SPIEGAZIONE Un altra osservazione empirica che può essere facilmente spiegata dalla Fonetica di tipo sperimentale rispetto alla Fonologia basata sul segmento è l occorrenza di un attività muscolare anomala registrata durante gli scoglilingua (Mowrey & MacKay, 1990). L entità dell attivazione elettromiografica sembra spesso essere una via di mezzo tra il segmento errato e quello target. Questa gradazione dell attività muscolare può riflettere una variazione scalare nei gesti fonetici. Simili comportamenti occorrono spesso nei disordini del parlato come l aprassia verbale, che è tipicamente caratterizzata da numerosi errori giudicati percettivamente come sostituzioni o distorsioni.

10 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA SPIEGAZIONE. Parlare è un attività motoria unica per complessità, rapidità e precisione. Non è raro che la produzione del parlato avvenga con una frequenza da 6 a 9 sillabe al secondo (cioè da 20 a 30 segmenti fonetici), il che rappresenta per l uomo la più veloce esecuzione motoria di elementi discreti. La produzione del parlato coinvolge più fibre muscolari di ogni altra attività meccanica umana (più di 80 muscoli, molti dei quali pari, e 1400 comandi motori/s). Fortunatamente, il linguaggio è una facoltà robusta : può resistere ad un grande numero di condizioni avverse che ne minano la stabilità, ma sfortunatamente può essere danneggiato o impedito da un certo numero di condizioni genetiche o acquisite. Un importante insieme di queste condizioni è costituito dai cosiddetti speech motor disorders, cfr: turbe articolatorie e coarticolatorie (Fussi, Genovese e Formigoni 1990): patologie ove sia presente una realizzazione articolatoria distorta o deviante (da Darley, Aronson & Brown, 1975): [...] rivelano difficoltà in uno o più dei fattori neuromuscolari: forza muscolare, velocità dei movimenti, accuratezza dei movimenti, ampiezza dei movimenti, prontezza di contrazione, tono muscolare. Kent (2000) in una sua recente rassegna dal titolo Research on speech motor control and its disorders: A review and prospective riassume il consenso abbastanza generale sul loro ambito di pertinenza : i processi relativi ai sistemi di respirazione, fonazione, articolazione, risonanza e le loro interazioni.

11 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA SPIEGAZIONE Le caratteristiche cliniche più comuni dei disordini motori sono secondo Kent (1997): il rallentamento articolatorio, il dimensionamento spaziale anomalo (abnormal scaling), la scorretta sincronizzazione dei gesti (incorrect phasing of gestures), l uso inefficace della coordinata spaziale (ineffective use of coordinative space), la grande variabilità, la segmentalizzazione (cioè la riduzione di coarticolazione), la ridotta adattabilità alle variabili scalari (restricted adaptability to scaling variables) e il deterioramento dei punteggi gestuali (deterioration of the gestural score).

12 PROBLEMI NELLA SPIEGAZIONE DEI DISTURBI ARTICOLATORI (Tipologia tratta da Kent 1997) Rallentamento articolatorio: la maggior parte dei disordini articolatori sono caratterizzati da lentezza dei movimenti articolatori. Sebbene non sia ben chiaro se in dato parlante la lentezza sia una conseguenza del danno neurologico o una compensazione a quel danno (o entrambe le possibilità) è significativo che molti pazienti disartrici non possono aumentare facilmente la frequenza di articolazione (rate), neanche di fronte ad un preciso invito. La lentezza sembra quindi una insufficienza dinamica di base, cioè le specificazioni spaziotemporali dei gesti sono inerentemente devianti. Può costituire anche un indice di gravità, specialmente in patologie neurologiche come la sclerosi amiotrofica laterale, in cui l aggravamento delle condizioni è accompagnato un progressivo rallentamento dei movimenti. Dimensionamento spaziale anomalo: il dimensionamento (scaling) può essere definito come la regolazione dell ampiezza del movimento in funzione del tempo. Nella Fonologia Articolatoria i gesti individuali sono dimensionati rispetto alle coordinate spaziali che rappresentano il tratto vocale e le grandezze individuali sono proporzionate in accordo al punteggio gestuale. Il dimensionamento è spesso anomalo nei disordini del parlato, e a seconda del tipo di disordine neurologico si verificano sia sovradimensionamenti che sottodimensionamenti. Nella disartria comunemente associata con il morbo di Parkinson i movimenti sono spesso ridotti in ampiezza, al contrario dei disordini classificati come ipercinetici (come l atassia cerebellare) dove i movimenti aumentano in ampiezza.

13 PROBLEMI NELLA SPIEGAZIONE DEI DISTURBI ARTICOLATORI (Tipologia tratta da Kent 1997) Scorretta sincronizzazione dei gesti: questi errori producono uno slittamento dei gesti che altera potenzialmente il percetto uditivo. Gli errori di sincronizzazione possono spiegare gli errori di coordinazione nei disordini del parlato, che vengono percepiti come distorsioni o sostituzioni. Ne soffrono i bambini affetti da paralisi cerebrale e i pazienti affetti da aprassia verbale, in cui i l organizzazione temporale dei movimenti delle strutture laringali e sopralaringali è temporalmente sconnessa. grande variabilità: Molti disordini del parlato sono caratterizzati da un eccessiva variabilità dei movimenti articolatori. Un organizzazione temporale inaffidabile dei movimenti occorre in diverse forme di disartria e aprassia verbale. La scarsa organizzazione temporale può essere spiegata con la scorretta sincronizzazione dei gesti. Gli errori nell organizzazione temporale possono essere descritti dal punto di vista percettivo come distorsioni e sostituzioni. Segmentalizzazione: si riferisce a una riduzione della coarticolazione tipicamente osservata in un normoparlante. Il parlato segmentalizzato sembra prodotto a blocchi (ogni fono sembra separato dagli altri).

14 PROBLEMI NELLA SPIEGAZIONE DEI DISTURBI ARTICOLATORI (Tipologia tratta da Kent 1997) ridotta adattabilità alle variabili scalari: le variabili scalari comprendono i pattern accentuali, la velocità di eloquio e simili modificazioni del pattern generale dei movimenti gestuali. Queste variabili portano tipicamente a un dimensionamento nell ampiezza dei movimenti. Per es. l accento su una data sillaba aumenta la grandezza dei movimenti articolatori all interno della sillaba. I disordini neurologici del parlato spesso sono associati a una scarsa adattabilità alle variazioni prosodiche. I contrasti accentuali tendono ad indebolirsi e le variazioni della velocità d eloquio sono fortemente limitate. deterioramento dei punteggi gestuali: Sono le istruzioni che specificano le proproetà essenziali di un gesto (modo e luogo di costrizione). Nell aprassia verbale i disordini di tipo motorio occupano un posto importante. Il parlante aprassico ha uno stile di parlato tipicamente lento, esitante e ingarbugliato. La complessità dei sintomi può riflettere un deterioramento del punteggio gestuale, insieme a disfunzioni di movimento specifiche.

15 PROBLEMI NELLA SPIEGAZIONE DEI DISTURBI ARTICOLATORI (Tipologia tratta da Kent 1997) Disordini fonologici su base evolutiva: Studdert-Kennedy & Goodell (1192) hanno offerto una spiegazione in termini gestuali dei patterns normali di sviluppo fonologico, che è da preferire rispetto a una spiegazione basata sul segmento o sui tratti distintivi. Browman & Goldstein (1992) suggeriscono che lo sviluppo fonetico nei bambini può comportare processi di differenziazione e coordinazione dei gesti. Presumibilemente, il gesto primitivo usato nel babbling (dai 6 mesi al sorgere della parola) evolve verso un set più elaborato di gesti che incontrano i requisiti fonetici per il parlato. La coordinazione appropriata di questi gesti elaborati spiegherebbe molti aspetti dello sviluppo fonologico. Quindi, assumendo che i gesti appaiano per la prima volta nel babbling, lo sviluppo fonetico può essere basato sul principio del raffinamento, poi differenziazione e infine coordinazione dei gesti. Molti errori nella produzione del parlato del bambino, come l inserzione e la cancellazione di segmenti, l assimilazione e i processi di lenizione e rafforzamento possono essere spiegati invocando le stesse variazioini di ampiezza e sincronizzazione dei gesti del parlato patologico adulto. Ad es., l epentesi di uno schwa in un gruppo consonantico occorre a causa di un errore nella relazione di fase tra consonane e vocale, mentre lo stopping si spiega con un errore di dimensionamento (cioè il bambino effettua un eccessivo grado di costrizione)

16 PROBLEMI NELLA SPIEGAZIONE DEI DISTURBI ARTICOLATORI (Tipologia tratta da Kent 1997) Per fare degli esempi concreti nel campo della patologia del linguaggio, l informazione acustica può nascondere un evento articolatorio, come negli errori linguistici classificati percettivamente e acusticamente come elisione, inserzione e sostituzione, che però dal punto di vista articolatorio rappresentano solo casi di riduzione più o meno estrema delle dimensioni spaziale e/o temporale di un gesto articolatorio e/o di variazione nel grado di sovrapposizione di più gesti articolatori contigui.

17 Come un evento acustico nasconde un evento articolatorio Pronuncia controllata: percezione: la [t] alla fine di di perfect è completamente udibile acustica: il suo rilascio è visibile sulla forma d onda. articolatorio: la massima elevazione del dorso della lingua per [k ]precede ma non copre la massima elevazione della lamina per [t]. Pronuncia allegra : percezione: la [t] alla fine di di perfect è completamente inudibile acustica: il suo rilascio è più visibile sulla forma d onda. articolatorio: la massima elevazione del dorso della lingua per [k ] precede e copre completamente la massima elevazione della lamina per [t].

18 LIMITAZIONI DELLA IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA RIABILITAZIONE La limitazione nella riabilitazione consiste nell incapacità di fornire feedback adeguati di natura cinestetico-propiocettiva al riabilitando (biofeedback). L informazione sul movimento, sulla coordinazione e sulla forma degli articolatori all interno del condotto vocale è importante soprattutto per quei pazienti con disordini sulla coordinazione degli articolatori, senza grosse compromissioni delle funzioni cognitive. I dispositivi maggiormente utili sono quelli meno costosi e più basati sulla visualizzazione dell intera struttura anatomica con un feedback in tempo reale, per es. per la lingua i dispositivi ad ultrasuoni, o l EPG (vedi relaz. di Zmarich sulla strumentazione)

19 LA BALBUZIE: definizione e sintomatologia DEFINIZIONE: Secondo l organizzazione mondiale della sanità, la balbuzie è un disordine nel ritmo della parola, nel quale il paziente sa con precisione ciò che vorrebbe dire, ma nello stesso tempo non è in grado di dirlo a causa di arresti, ripetizioni e/o prolungamenti di un suono che hanno carattere di involontarietà (O.M.S., 1977: trad. a c. dello scrivente). le ripetizioni di fono e/o sillaba e gli arresti (blocchi) e i prolungamenti di un fono sono considerati sintomi primari, e fanno parte delle cosiddette disfluenze (anzi sono le disfluenze da balbuzie ). Sintomi secondari importanti: Eccessiva tensione muscolare Lo sforzo di nascondere i sintomi primari e gli atteggiamenti di rinuncia e fuga davanti alle situazioni di conversazione

20 Per quanto riguarda la balbuzie, un esempio di opacità introdotta dalla relativa distanza tra la causa più o meno centrale e l effetto acustico misurato, è fornito dai moltissimi studi che hanno trovato differenze tra i balbuzienti e i normoparlanti su misure acustiche del parlato percettivamente fluente, quali ad esempio durate segmentali (foni) e intrasegmentali (VOT) più lunghe e più variabili, ma che non sono attribuibili in modo diretto e univoco a un determinato stadio di produzione di un modello psicolinguistico accreditato come quello di Levelt (Levelt 1989, Levelt et al. 1999; vedi anche Zmarich 2001 e van Lieshout et al., 2004).

21 Importanza della fonetica nello studio della balbuzie (Zmarich, 1991; 1998; 1999a; 1999b; 2001; 2003; 2005) La balbuzie ha natura intermittente e multidimensionale, e può essere descritta a molteplici livelli: socioculturale, psicologico, fisiologico e genetico. Ma alla fine... per ricoprire un ruolo causale nella balbuzie, ciascuna di queste variabili deve influenzare i processi del controllo motorio del sistema pneumo-fono-articolatorio (la causa distale, per eziologia, e la causa immanente, per ogni singolo episodio di balbuzie) La Fonetica è in una posizione vantaggiosa rispetto alle altre discipline linguistiche per descrivere questi processi, anche perchè può invocare, secondo Lindblom (1995) un tipo di conoscenza che é rilevante per il parlato, ma che è stata acquisita indipendentemente da esso, [...] come l informazione relativa ai meccanismi generali dell udito e del controllo motorio A sua volta, la balbuzie è un banco di prova per la fonetica, essendo un disordine verbale che colpisce selettivamente la fluenza, lasciando intatte struttura grammaticale e sintattica, in individui apparentemente sani che vengono universalmente giudicati come normalmente dotati dal punto di vista della competenza linguistica e del piano cognitivo e affettivo (Bloodstein, 1995). Inoltre, interpretando la balbuzie come disordine della programmazione e/o esecuzione, soprattutto temporale, dell articolazione (cfr. speech motor control) si indagano fenomeni al centro di molte teorie della produzione del parlato.

22 DIFETTI DELL IMPOSTAZIONE TRADIZIONALE NELLA BALBUZIE (Zmarich, 1991) La definizione e la diagnosi tradizionali di balbuzie si basano sulla rilevazione uditiva e valutazione qualitativa delle disfluenze (anomale per numero, tipo, durata e posizione). Il loro difetto principale è l attenzione esclusiva alle disfluenze, che rendono il parlato discontinuo, mentre la fluenza è multidimensionale: un parlato fluente, oltre ad essere privo di discontinuità, sarà anche prodotto con una scansione ritmica regolare, in modo rapido e senza eccessivo sforzo fisico e mentale (Starkweather, 1987). Ci sono balbuzienti senza disfluenze: sono affetti da covert/subperceptual stuttering e avvertono spesso nel parlare livelli eccessivi di sforzo muscolare e tensione cognitiva che possono sfuggire all occhio e all orecchio del clinico.