De verwerking van taal in het brein van jonge kinderen met een TOS

Photo (header) by rawpixel on unsplash

In het kader van het huidige WAP-thema Taal en het Brein vertelde Petra van Alphen tijdens de WAP-themamiddag over taalverwerking bij kinderen met een taalontwikkelingsstoornis (TOS). Uit haar onderzoek bij Koninklijke Kentalis blijkt dat de verwerking van taal bij jonge kinderen met TOS soms anders verloopt dan bij kinderen zonder TOS: hoewel het begrijpen van losse woorden niet aangedaan lijkt te zijn, is de verwerking van zinnen bij kinderen met TOS langzamer dan bij kinderen zonder TOS.

Taalbegrip meten met online taken
Petra’s onderzoek gaat in op de vraag of kinderen met en zonder TOS verschillen in de manier waarop ze taal verwerken. Veel taalmaten die worden afgenomen bij kinderen geven namelijk weinig inzicht in het verwerkingsproces. Zo wordt kinderen bij de Peabody Picture Vocabulary Test (PPVT) gevraagd om voor een woord dat ze horen, het bijbehorende plaatje aan te wijzen. We noemen dit een offline taak: we meten of de reactie die het kind geeft, correct is, maar we weten niet hoe het kind tot deze reactie gekomen is. Het zou bijvoorbeeld kunnen dat kinderen verschillen in hoe snel ze deze reactie geven, maar dat weten we niet op basis van de resultaten die deze taak geeft. Deze meting kan ons dus weinig vertellen over het proces dat plaatsvindt wanneer een kind woorden probeert te begrijpen.

“Veel taalmaten die worden afgenomen bij kinderen met en zonder TOS geven inzicht in de taaluitkomst en weinig inzicht in het verwerkingsproces”

Om te onderzoeken wat er gebeurt terwijl een kind taal probeert te begrijpen, kunnen we online metingen gebruiken. Voorbeelden hiervan zijn het volgen van oogbewegingen door middel van eye tracking en het meten van hersenactiviteit door middel van EEG (elektro-encefalografie; zie ook het interview met Tieme Janssen over neurofeedback, in dit Bulletin). 

Door het volgen van oogbewegingen tijdens het verwerken van taal, kunnen we monitoren waar de aandacht van het kind naar uit gaat. EEG meet de elektrische signalen die zenuwcellen in onze hersenen aan elkaar doorgeven. Eerder onderzoek laat zien dat er specifieke EEG-patronen zijn die samenhangen met bijvoorbeeld semantische en grammaticale verwerking. Een bekend betekeniseffect dat kan worden gemeten met EEG is het N400-effect, dat optreedt wanneer mensen een semantische afwijking detecteren in de taalinput. Het elektrische signaal laat dan 400 milliseconden na de semantische afwijking een negatieve piek zien die groter is dan de negatieve piek die optreedt bij de reguliere verwerking van input die wel semantisch kloppend is. Dit effect wordt bijvoorbeeld zichtbaar wanneer we de hersenactiviteit vergelijken wanneer proefpersonen een plaatje van een kat zien en daarbij het woord ‘huis’ of het woord ‘kat’ horen: bij ‘huis’ past het woord niet bij het plaatje en zal een negatieve piek te zien zijn in vergelijking met ‘kat’. Een ander voorbeeld is het horen van de zin ‘mijn vader eet een deken’ in vergelijking met ‘mijn vader eet een appel’. Het woord ‘deken’ klopt niet met de voorgaande zinscontext: een deken kun je niet eten. Het werkwoord heeft hier een voorspellende waarde, die maakt dat niet elk einde van de zin semantisch kloppend is. We spreken in dit voorbeeld van een betekeniseffect wanneer proefpersonen andere hersenactiviteit laten zien wanneer de zin wordt afgemaakt met ‘deken’ versus ‘appel’.

“Oogbewegingen kunnen gevolgd worden om te onderzoeken wat er gebeurt terwijl een kind taal probeert te begrijpen”

Vier studies bij peuters en kleuters met TOS
Eerder onderzoek heeft laten zien dat kinderen met TOS  in de leeftijd van 8-12 jaar bij losse zelfstandig naamwoorden – het voorbeeld met ‘huis’ en ‘kat’ – geen ander betekeniseffect laten zien dan leeftijdsgenootjes zonder TOS (Malins et al., 2013). Voor kinderen van 7-15 jaar is echter geconstateerd dat bij het verwerken van losse werkwoorden (zoals het woord ‘blaffen’ bij een plaatje van een hond) het betekeniseffect later optreedt dan bij leeftijdsgenootjes zonder TOS (Cummings & Ceponiene, 2010). Dit suggereert dat de verwerking van werkwoorden langzamer verloopt bij kinderen met TOS. Petra heeft in samenwerking met verschillende collega’s vier onderzoeken gedaan om het begrijpen van losse woorden en zinnen te onderzoeken bij peuters en kleuters.

In twee EEG-studies werd bij peuters het begrijpen van losse woorden en bij kleuters het begrijpen van zinnen onderzocht. Hieruit bleek dat de peuters met TOS bij het begrijpen van losse woorden geen ander betekeniseffect lieten zien dan de normaal ontwikkelende kinderen: zowel de grootte als de timing van het effect was vergelijkbaar. Bij de kleuters, die naar zinnen zoals in het eerder genoemde voorbeeld ‘mijn vader eet een deken/appel’ luisterden, werden echter wel verschillen gevonden tussen kinderen met en zonder TOS: het betekeniseffect was kleiner, begon later, en was meer verspreid over de hersenen in de groep met TOS (Pijnacker et al., 2017). Dit resultaat past bij de observatie dat kinderen met TOS in de praktijk vaak trager taal verwerken.

In twee eye tracking-studies werd het verwerken van woorden en zinnen bij peuters onderzocht. In de taak met losse woorden zagen kinderen twee plaatjes (bijvoorbeeld een schaap en een hoed) en hoorden ze een zin als ‘kijk, een hoed’. Hierbij werd gemeten hoe snel ze na het horen van het woord ‘hoed’ naar het juiste plaatje keken. In de taak met zinnen zagen kinderen ook twee plaatjes (bijvoorbeeld van een boom en een koe) en hoorden zinnen als ‘kijk, daar loopt een koe’. Hier voorspelt het woord ‘loopt’ al dat de zin zal gaan over de koe en niet over de boom. Als kinderen dit inderdaad kunnen voorspellen, zullen ze na het woord ‘loopt’ naar de koe kijken: een voorspellingseffect. De resultaten van deze eye tracking-studies waren vergelijkbaar met de EEG-studies: de kinderen met en zonder TOS lieten vergelijkbare oogbewegingen zien in de taak met losse woorden, maar kinderen met TOS weken af in de taak met zinnen. De kinderen met TOS deden er langer over om na het werkwoord naar het voorspelde plaatje te kijken, en keken minder consistent naar dit plaatje.

“Zowel de eyetracking studies als de EEG-studies laten zien dat er geen verschil is in de verwerking van losse woorden tussen kinderen met en zonder TOS, maar dat de verwerking van zinnen wel anders verloopt in beide groepen”

De geobserveerde verschillen in zinsverwerking tussen kinderen met en zonder TOS kunnen verschillende oorzaken hebben. Mogelijk hebben kinderen met TOS meer moeite met het verwerken van werkwoorden, met het verbinden van betekenissen van de verschillende woorden in een zin, of met het onthouden van woorden die eerder in de taalinput voorkwamen (een meer beperkte buffer). In beide studies naar zinsbegrip lieten de kinderen met TOS veel variatie zien, en opmerkelijk genoeg lieten ook kinderen die op offline begripstaken niet uitvielen, toch het vertraagde N400-effect en het vertraagde voorspellingseffect zien.

Betekenis voor de klinische praktijk en toekomstig onderzoek
De resultaten zijn vooral een bevestiging van de observatie uit de praktijk dat kinderen met TOS langzamer zijn bij het begrijpen van taal: we zien deze tragere verwerking terug in de hersenactiviteit en in oogbewegingen. De discrepantie tussen de offline en online begripsmaten suggereert bovendien dat online taken inderdaad meer inzicht kunnen geven in aanvulling op de klassieke offline taaltesten. Helaas kunnen deze online taken momenteel nog niet toegepast worden in de klinische praktijk: de resultaten zijn niet individueel, maar gebaseerd op de verschillen tussen de groepen.

“De resultaten zijn vooral een bevestiging van de observatie uit de praktijk”

Petra hoopt deze bevindingen uit te diepen door in nieuwe studies verder in te zoomen op werkwoorden. Uit de praktijk weten we dat deze vaak moeilijk te leren zijn voor kinderen met TOS, bijvoorbeeld omdat ze abstracter zijn dan zelfstandig naamwoorden. Het is mogelijk dat problemen met het verwerken van werkwoorden de reden zijn dat de kinderen met TOS andere betekeniseffecten lieten zien in de twee studies naar zinsverwerking.

Referenties

Cummings, A. & Ceponiene, R. (2010). Verbal and nonverbal semantic processing in children with developmental language impairment. Neuropsychologia, 48(1), 77-85.

Malins, J. G., Desroches, A. S., Robertson, E. K., Lynn Newman, R., Archibald, L.M.D., Joanisse, M. F. (2013). ERPs reveal the temporal dynamics of auditory word recognition in specific language impairment. Developmental Cognitive Neuroscience,5, 134-148.

Pijnacker, J., Davids, N., van Weerdenburg, M., Verhoeven, L., Knoors, H., & van Alphen, P. (2017). Semantic processing of sentences in preschoolers with specific language impairment: Evidence from the N400 effect. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 60(3), 627-639.