L IMPORTANZA DELL ANALISI CINEMATICA: ESEMPLIFICAZIONI RELATIVE ALLA BALBUZIE

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1 IMPORTANZA DE ANAISI CINEMATICA: ESEMPIFICAZIONI REATIVE AA BABZIE Claudio Zmarich C.N.R.-Istituto di Fonetica e Dialettologia, via Anghinoni 10, Padova tel ; zmarich@csrf.pd.cnr.it a cinematica e la dinamica sono utili al patologo del linguaggio ai fini della descrizione, spiegazione e trattamento riabilitativo perché consentono di utilizzare indici non banali che riflettono i concetti di stabilità e flessibilità articolatoria. Segue esemplificazione relativa alla balbuzie. 1. Introduzione 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 elettroacustica. Per ciascuno dei tre livelli questi metodi rivelano limitazioni. a limitazione nella descrizione consiste nella soggettività della valutazione del percetto uditivo [1] e nell assenza di biunivocità tra dato acustico e dato articolatorio [2]. a limitazione nella spiegazione consiste in primo luogo nell opacità introdotta dalla relativa distanza tra la causa più o meno centrale della patologia e la periferia più o meno distale in cui si generano gli eventi acustici o percettivi misurati, e in secondo luogo dall inadeguatezza delle teorie fonetico-fonologiche basate su bersagli percettivi o acustici a spiegare eventi motori di natura intrinsecamente dinamica [3]. a limitazione nella riabilitazione consiste nell incapacità di fornire feedback adeguati di natura articolatoria al riabilitando. Per ciascuno di questi tre livelli la cinematica e la dinamica, da intendersi rispettivamente come la descrizione del movimento (durata, estensione velocità e le derivate di ogni ordine) e come la descrizione delle condizioni fisiche responsabili di un dato movimento (che oltre ai descrittori già citati includono i coefficienti di massa, rigidità, smorzamento ecc.: [4]), offrono sempre un integrazione u- tile ai metodi tradizionali di descrizione, sotto forma di dati di analisi qualitativi e quantitativi, affidabili ed esaustivi, dei movimenti degli organi articolatori [5]. Inoltre, dal punto di vista esplicativo questi dati possono costituire un alternativa migliore alle spiegazioni tradizionali qualora inquadrati in una cornice teorica naturaliter affine, quale la teoria dinamica non lineare, che recentemente si è affermata in molte aree della ricerca, compreso il campo del controllo motorio (cfr. [6], [7]). Secondo questa teoria l unità principale del controllo motorio a fini linguistici (e oggetto dell apprendimento motorio) è il cosiddetto gesto fonetico (cfr. le recenti rassegne in [8]; [9]). Per illustrare la validità di tale impostazione qui di seguito verranno riportati alcuni studi che hanno permesso di gettare nuova luce su una patologia del linguaggio orale relativamente comune (diffusione nella popolazione: 1%, [10]) che da secoli resiste alle legioni di scienziati che inutilmente hanno tentato di spiegarla: la balbuzie. a balbuzie ha natura intermittente e multidimensionale, poichè appare condizionata da variabili di natura socioculturale, psicologica, fisiologica e genetica, e come tale può essere descritta a molteplici livelli [10]. a definizione e la diagnosi tradizionali di balbuzie si basano sulla rilevazione uditiva e valutazione qualitativa delle disfluenze, che per numero, tipo, durata e posizione sono giudicate anomale e qualificano chi le produce come balbuziente. Molti studi che seguono quest impostazione si sforzano di individuare i loci dell enunciato balbettato associati con l occorrenza delle disfluenze e di spiegare questi patterns distribuzionali invocando le stesse malfunzioni dei processi mentali che nei parlanti normali generano lapsus e disfluenze [11]. Il loro difetto principale è l esclusiva attenzione alle disfluenze, che qualificano il parlato come discontinuo. Ma la fluenza è multidimensionale, e un parlato fluente oltre ad essere privo di discontinuità sarà anche prodotto con una scansione ritmica regolare, in modo rapido e senza eccessivo sforzo sia fisico che mentale [12]. Infatti è ben conosciuto in letteratura il caso di balbuzienti che non presentano disfluenze [10]. Questi soggetti 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. 2. na nuova finestra sulla balbuzie: alla ricerca degli indici di stabilità articolatoria no dei vantaggi dell analisi cinematica è rappresentato dal suo potenziale riduzionismo: entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem. A partire dai pioneristici studi di Zimmerman [13] è

2 stato argomentato in modo convincente che, per ricoprire un ruolo causale nella balbuzie, si deve poter dimostrare come le asserite variabili di natura socioculturale, psicologica, fisiologica e genetica influenzino i processi del controllo motorio del sistema pneumo-fono-articolatorio, che è causa diretta degli episodi di balbuzie. n altro punto a favore dell'analisi cinematica è dato dalla descrizione più accurata e individualizzata della fisiologia periferica delle disfluenze che esso consente [14]. Gli studiosi che l hanno unita a rilevazioni di tipo elettromiografico hanno approfondito la nostra conoscenza sulle anomalie di contrazione muscolare presenti nella balbuzie (cfr. per es. [15]). Il terzo punto a favore dell analisi cinematica risiede nella possibilità di indagare la produzione verbale percettivamente fluente dei balbuzienti per stabilire se sono soggetti patologici anche quando nel parlare non producono disfluenze. Infatti può essere utile ricercare le anomalie nel linguaggio fluente dei balbuzienti in base all assunto che esse sono in qualche modo più vicine alla natura e all origine del problema (secondo la dinamica non lineare, variazioni minime e puntiformi possono portare a vasti mutamenti strutturali). e anomalie si dovrebbero identificare confrontando i pattern cinematici esibiti dai balbuzienti con quelli esibiti dai non balbuzienti. E qui le cose si complicano perchè la capacità di generare un prodotto acustico invariante attraverso una serie (anche se ristretta) di configurazioni diverse del tratto vocale è una caratteristica normale della produzione verbale fluente e anzi necessaria per l adattamento a contesti fonetici continuamente mutevoli. Folkins [16] identifica due tipi di adattamento del sistema articolatorio, conservativi della funzione fonologica, che chiama flessibilità e plasticità. a prima è responsabile delle modificazioni articolatorie dovute a fatti di coarticolazione segmentale e a fatti soprasegmentali mentre le seconda è responsabile dell equilibrio generale in cui questi s inscrivono ed eventualmente consente rapide transizioni verso nuovi stati d equilibrio (per es. parlare mentre si stà mangiando, o fumando). Secondo Folkins è possibile qualificare la fisiologia come patologica solo dopo aver verificato il superamento dei limiti di flessibilità e plasticità del sistema normale. esistenza di una grande variabilità inter- e intra-individuale nei normoparlanti porta all esigenza di studiare i movimenti articolatori dei balbuzienti fluenti su base individuale e su un grande numero di ripetizioni. Ad es., gli individui normali possono differire nel tipo preferito di organizzazione dei movimenti articolatori per ogni dato compito. a fig. 1 illustra questo concetto mostrando come il gesto di chiusura in una sequenza di sillabe /pa/ pronunciate in modo percettivamente fluente da parte di un balbuziente, abbia valori di durata, estensione e velocità molto diversi da quelli prodotti da un soggetto normale, che peraltro articolava con la stessa frequenza preferenziale [17]. Il fatto che i balbuzienti fluenti presentino configurazioni articolatorie diverse dai normoparlanti non implica quindi di per sé che esse siano una manifestazione della balbuzie, ma potrebbero sottindere un abilità carente sebbene non deficitaria, oppure potrebbero riflettere l uso che il balbuziente fà di una parte sana del suo sistema per reagire alla parte colpita dalla balbuzie. Fig. 1. Valori medi della velocità massima e dell estensione del gesto di VE (mm/sec) DISP (mm) DRAT (msec) VE (mm/sec) DISP (mm) DRAT (msec) chiusura bilabiale realizzato dalla mandibola () dal labbro inferiore () e dal labbro superiore () in una serie di ripetizioni fluenti della sillaba /pa/ realizzate da un soggetto balbuziente (a sinistra) e da un normoparlante (a destra), e confrontate in base alla durata del gesto di chiusura (100=da 50 a 100 ms ecc.); tratta da [17], modificata. Se si vuole usare la cinematica in funzione eziologica, bisogna dunque escludere dai confronti dei movimenti di normoparlanti e balbuzienti le descrizioni cinematiche che utilizzano direttamente la durata, l estensione e la velocità, e basarsi su quelle proprietà dinamiche che restano relativamente invarianti attraverso più ripetizioni. Esponiamo prima quelle riguardanti un singolo articolatore. Presenza di un unico picco nel tracciato della velocità: la fig. 2 illustra le curve della velocità istantanea degli articolatori di normoparlanti e balbuzienti impegnati in gesti di chiusura e apertura bilabiale ripetuti a frequenza di articolazione confortevole [18]. Generalmente queste curve sono ca-

3 ratterizzate da un solo picco di velocità per ogni gesto, ma alcune volte, come in questo caso accade al labbro superiore (), si possono notare alcuni extra-picchi. In questo esperimento le curve dei gesti realizzati dai balbuzienti presentavano, rispetto ai soggetti di controllo, un numero da 3 a 5 volte maggiore (a seconda dell articolatore) di curve dotate di extra-picchi. Questi risultati sono stati spiegati con l ipotesi che i balbuzienti fanno un uso più intenso e continuo del meccanismo di feedback propriocettivo (poichè in [19] si afferma che la presenza di picchi multipli riflette l impiego di submovimenti per la regolazione spaziale e temporale durante il movimento principale). Fig.2. Grafico del movimento e della velocità relativa del labbro superiore (), labbro inferiore (), mandibola () e del parametro di Apertura abiale (C, equivalente al prodotto di questi articolatori) nella produzione ripetuta della sillaba /ba/ [19]. Esponiamo ora il tipo di indici che misura il grado di coordinazione inter-articolatoria (paradigmatica) e intergesturale (sintagmatica). Per quanto riguarda la prima, un indice utile è fornito dal profilo della curva di velocità della struttura coordinativa [20, 21] che risulta dalla somma ponderata, istante per i- stante, dei movimenti dei singoli articolatori impegnati in un compito comune. Ad es. se il target è costituito da un occlusiva bilabiale, la struttura coordinativa è formata dalle due labbra e dalla mandibola (v. Fig. 2, lettera C). I singoli articolatori possono contribuire in modo variabile alla realizzazione del target, ma quest ultimo è relativamente invariante e caratterizzato da una curva di velocità smussata e dotata di un unico picco, dove verrebbero a coincidere i tracciati di più ripetizioni. Nell esperimento già citato [18], i balbuzienti producevano un numero 5 volte superiore a quello dei nonbalbuzienti di curve di velocità della struttura coordinativa caratterizzate da picchi multipli (8,9% vs. 1,6%). a covariabilità dell'equivalenza motoria [22, 21] riflette il modo sinergico con cui la struttura coordinativa si organizza per realizzare un target articolatorio. a covariabilità viene misurata con il coefficiente di variazione (CV) su molte ripetizioni. Tale coefficiente, espresso dal rapporto aritmetico tra la deviazione standard e la media, normalizza la variabilità degli spostamenti dei singoli articolatori permettendo un confronto diretto nonostante le differenze di valore assoluto. A bassi punteggi corrisponde una maggiore stabilità, che in condizioni normali è associata al parametro della struttura coordinativa. Quando questo coefficiente fu calcolato per i "gesti" di chiusura bilabiale per la consonante iniziale di /pap/ prodotta dai balbuzienti [23], fu riscontrato che il dato anomalo, rappresentato dal maggior valore del CV per il movimento della struttura coordinativa rispetto a quello della della mandibola, era più comune nei balbuzienti che nei normoparlanti. Per quanto riguarda la coordinazione intergesturale, è importante poter stabilire l integrità della coarticolazione (o coproduzione), che riguarda le modificazioni articolatorie dovute all'influenza dei foni adiacenti. In un esperimento [22], 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. Il balbuziente realizzava l'occlusione con un'elevazione eccessiva della mandibola che costringeva di conseguenza il dorso della lingua ad abbassarsi per poter coarticolare la vocale successiva. Successivamente Alfonso [21] implementò in un sintetizzatore articolatorio [24] la configurazione prodotta dal balbuziente e ottenne il target acustico richiesto, ma appena tentò di simulare un ulteriore abbassamento della mandibola la produzione acustica venne a cessare, dimostrando così indirettamente il valore di soglia critica di quella configurazione. Altri indici risultano dalle manipolazioni attive dei comportamenti articolatori, che hanno lo scopo di provocare una risposta compensativa. In un gesto articolatorio bisognerebbe sempre distinguere la stabilità (connotazione positiva) dalla rigidità (connotazione negativa), così come la flessibilità (positiva) dalla impredicibilità (negativa). Stabilità e flessibilità sono due facce della stessa medaglia: un sistema dinamico è stabile quando consente un certo numero (limitato) di alternative per il conseguimento di un target. Queste alternative sono variazioni controllate e possono avere costi e-

4 nergetici differenti che determinano la loro preferenzialità. n modo di valutare la stabilità consiste nello spingere il sistema articolatorio vicino o anche oltre i suoi limiti. Il modo più semplice è individuare la più alta frequenza di articolazione di una unità articolatoria, ad es. la sillaba, eseguibile senza alterazioni del percetto uditivo. Poichè il tempo di esecuzione di un movimento viene determinato dalla lunghezza della traiettoria e dalla precisione richiesta nel raggiungimento del target [25], si è visto che quando i balbuzienti vengono costretti ad essere rapidi non riescono più ad essere precisi, e viceversa, a riprova dell ipotesi che dispongono di minori risorse a livello globale. na variante più elaborata di questa procedura utilizza contemporaneamente l informazione della posizione e della velocità relativa dell articolatore nell indice di fase continua relativa di due articolatori appartenenti alla stessa struttura coordinativa [26, 27]. Con questo indice è possibile rilevare la successione dei patterns coordinativi alternativi, che tipicamente passa dalle alternative strutturate (a bassa frequenza di articolazione), al pattern coordinativo più stabile (alla massima frequenza), e infine alla rottura della coordinazione quando la frequenza richiesta non è più sostenibile. na strategia di ricerca in grado di valutare la flessibilità (l interdipendenza funzionale) è quella di provocare interferenze, ad es. esercitando una forza di segno contrario su un articolatore durante la produzione di un gesto fonetico e osservando gli effetti sulla coordinazione articolatoria [16]. Bauer e coll. [28, 29] hanno dimostrato che gli effetti della perturbazione meccanica del movimento della mandibola nell apertura della costrizione alveolare per /s/ in /sasasa/ sono molto più accentuati per quei balbuzienti precentemente classificati come gravi. E importante anche l indice spaziotemporale [30, 31] che deriva dall idea che nei normoparlanti la produzione articolatoria è un comportamento motorio altamente praticato e dunque estremamente stabile. Applicando una normalizzazione temporale e spaziale ai tracciati cinematici dei gesti articolatori relativi a più ripetizioni dello stesso enunciato, essi tenderanno dunque a coincidere in un unica traccia. indice misura questa tendenza: maggiore è il suo valore, maggiore è la deviazione da una data traccia, e quindi maggiore è l instabilità del sistema articolatorio. Quando questo indice venne calcolato per il comportamento articolatorio dei balbuzienti, in relazione a variazioni della frequenza di articolazione, quest ultimo risultò molto più instabile di quello dei normoparlanti. Bibliografia 1. Shriberg,.D. & of G.D. (1991), Reliability studies in broad and narrow phonetic transcription, Clinical and inguistic Phonetics, 5, Sondhi, M.M. (1979), Estimation of vocal-tract areas: The need for acoustic measurements, IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process. ASSP-27(3), Weismer, G., Tjaden, K., Kent, R.D. (1995), Can articulatory behavior in motor speech disorders be accounted for by theories of normal speech production?,. Phonetics, 23, Bingham, G.P. (1988), A note on dynamics and kinematics, Haskins aboratories, Status Report on Speech Research SR-93/94, Gracco, V.. (1992) : Analysis of speech movements: practical considerations and clinical application, Haskins aboratories, Status Report on Speech Research SR-109/110, Port R.F. & van Gelder T. (Eds.) (1995), Mind as motion, MIT Press, Cambridge, MA. 7. Kelso.A.S. (1995), Dynamic Patterns, MIT Press, Cambridge, MA. 8. Browman C.P. & Goldstein. (1997), The gestural phonology model, in Hulstijn, W., Peters, H.F.M. & van ieshout, P.H.H.M. (Eds.), Speech production: Motor control, brain research and fluency disorders, Excerpta Medica, Amsterdam, Saltzman, E., (1999), Nonlinear dynamics of temporal patterning in speech production, Proceedings of the symposium in dynamics of the production and perception of speech, East Bay Institute for Research and Education, Inc. (EBIRE), Martinez, CA, Bloodstein, O. (1995), A handbook on Stuttering, National Easter Seal Society, Chicago. 11. Zmarich, C. (1991), na revisione critica degli studi 'linguistici' sulla balbuzie, Acta Phoniatrica atina, XIII, Starkweather, C.W. (1987), Fluency and Stuttering, Prentice-Hall, Englewood Cliffs. 13. Zimmermann, G. N. (1980), Stuttering: A disorder of movement,. Speech Hearing Res., 23, Zimmermann, G. N. (1980), Articulatoy behaviors associated with stuttering: Cinephluorographic analysis,. Speech Hearing Res., 23, McClean M.D., Goldsmith H., Cerf A. (1984), ower lip EMG and displacement during bilabial disfluencies in adult stutterers,. Speech Hearing Res., 27, Folkins,.W. (1991), Stuttering from a speech motor control perspective, in H.F.M., Peters, W., Hulstijn & C.W., Starkweather (Eds.), Speech motor control and stuttering, Excerpta Medica, Amsterdam,

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