Phonotaktik beschreibt die mögliche Anordnung von Phonemen innerhalb eines Wortes, Morphems oder einer Silbe in einer bestimmten Sprache. Im Deutschen ist /br/ ein zulässiger, „legaler“ Silbenkopf und steht am Anfang von Worten wie Brot, breit und Brief. /bz/ hingegen ist ein nicht zulässiger, „illegaler“ Silbenkopf, mit dem kein Wort beginnt. Im Slovakischen hingegen ist /bz/ ein legaler Silbenkopf. Diese Studie untersucht erstmals die Verarbeitung von phonotaktischem Material bei Patienten, die eine Läsion der perisylvischen Sprachareale in der linken Hirnhemisphäre erlitten haben, im Vergleich zu gesunden Probanden. Methodische Grundlagen der Studie sind die Elektroenzephalographie (EEG) und die strukturelle Magnetresonanztomographie (MRT), sowie drei klinische Aphasietests zur phonologischen, semantischen und lexikalischen Unterscheidung (LEMOs). Diese wurden sowohl einzeln ausgewertet, als auch mit der Methode der Voxel-basierten Läsion-Symptom-Kartierung (VLSM) miteinander korreliert. Die EEG soll vor allem den Zeitverlauf darstellen, während die VLSM-Analysen Regionen abgrenzen sollen, die an der Verarbeitung von phonotaktischem Material beteiligt sind. In den vereinzelten Studien, die die neuronale Grundlage phonotaktischer Verarbeitung untersuchten, wurde bisher der Gyrus temporalis superior (STG) dafür identifiziert. Bis dato ist unklar, ob phonotaktische Verarbeitung eher ein sublexikalischer Prozess ist der „Bottom-up“ stattfindet, oder ob er eher „Top-down“ vom Lexikon beeinflusst wird. In der vorliegenden Arbeit wurden 252 einsilbige Pseudowörter den 70 Probanden auditorisch präsentiert und währenddessen ein EEG abgeleitet. Die Stimuli wurden als unabhängige Variable so manipuliert, das je 84 mit legalem und illegalem Silbenkopf begannen, und 84 rückwärts abgespielte Stimuli aus beiden Kategorien waren. Lexikalische Einflüsse wurden durch das Verwenden von Pseudowörtern ausgeschlossen. Hinsichtlich ihrer Sprachnatürlichkeit wurden die Stimuli mit Pseudowörtern kontrolliert, die mit slovakischen Silbenköpfen begannen und die entgegengesetzte Legalität hatten. Die Studie zeigte folgende Ergebnisse: EEG: Es ergab sich ein signifikanter Unterschied zwischen vorwärts und rückwärts abgespielten Stimuli für beide Gruppen (Patienten und Kontrollen) und über alle Elektroden verteilt im Zeitfenster (300-450ms). Zwischen legalen und illegalen Stimuli zeigte sich kein Unterschied im EEG. EEG/MRT (VLSM): Der Kontrast zwischen vorwärts und rückwärts abgespielten Stimuli korrelierte mit Bereichen im hinteren und unteren Parietallappen, einschließlich des Gyrus supramarginalis und Gyrus angularis (IPC/PPC). Der Kontrast zwischen legalen und illegalen Stimuli im EEG korrelierte mit Bereichen im mittleren und vorderen Bereich des mittleren und oberen Temporallappens (MTG/STG). LEMO: In allen drei klinischen Aphasietests (phonologisch, lexikalisch und semantisch) machten die Patienten signifikant mehr Fehler als die Kontrollprobanden. LEMO/MRT (VLSM): Frontale Läsionen im Bereich des IFG korrelierten mit einem schlechteren Ergebnis im semantischen Test (SEM). Läsionen im hinteren temporo-parietalen Bereich (Gyrus angularis) korrelierten mit einem schlechteren Abschneiden im phonologischen Test (PHON). Die Korrelation von Läsion und Ergebnis im lexikalischen Test (LEMO , LEX) wurde nicht signifikant. Die Ergebnisse legen nahe, dass Patienten mit Läsion im Sprachnetzwerk phonotaktisches Material ähnlich wie gesunde Probanden verarbeiten. Insgesamt unterstützt die Studie eher die These eines Top-down lexikalischen Einflusses als einer Bottom-up sublexikalischen Verarbeitung. Rückwärtssprache wird von beiden Gruppen anders als Vorwärtssprache verarbeitet und führt zu einer signifikanten Negativierung im EEG um 400ms. Die Studie bestätigt den Gyrus temporalis superior (STG) als relevante Region zur Unterscheidung von phonotaktischen Merkmalen. Erstmals wurde in diesem Zusammenhang die Methode der Voxel-basierten Läsion-Symptom-Kartierung (VLSM) angewendet. Die Kongruenz der Ergebnisse mit der vorhandenen Literatur gibt erste Hinweise für die Validität dieses Verfahrens, sodass vorgeschlagen wird, es in weiteren Studien zur Sprachverarbeitung fortzuführen und zu etablieren.:Inhalt Zusammenfassung 1 1. Einleitung 3 1.1 Neuronale Netzwerke der Sprachverarbeitung 3 1.1.1 Das duale Pfadsystem 4 1.1.2 Weitere Studien zur Bildgebung von Sprachverarbeitungsmodellen 5 1.2 Psycholinguistische Modelle der Sprachverarbeitung 8 1.3 Phonotaktik 10 1.4 N400 als ereigniskorreliertes Potential in der Wortverarbeitung 12 1.5 Weitere ERPs im Zusammenhang mit phonotaktischer/sublexikalischer Verarbeitung 13 1.6 Phonotaktische/Sublexikalische Verarbeitung in der Bildgebung 13 1.7 Rückwärtssprache 14 1.8 ERPs auf wiederholte Stimuli 14 2. Fragestellung 15 3. Material und Methoden 16 3.1 Probanden 16 3.2 Material 18 3.3 Durchführung 19 3.4 Methodik des EEG 21 3.5 ERPs (Ereigniskorrelierte Potentiale) 22 3.6 Durchführung des EEG 23 3.7 Datenanalyse 24 3.7.1 Auswertung des EEG 24 3.8. Behaviorale Messungen 27 3.8.1 Klinisches Assessment der phonologischen, lexiko-semantischen und semantischen Kompetenz (LEMOs) 27 3.8.2 Reaktionszeit und Hit-Rate 27 3.9 Analyse von Läsion und behavioralen Daten und Läsion und EEG 27 3.9.1 MRT-Daten 27 3.9.2 Voxel-basierte Läsion-Symptom –Kartierung (Voxel-Based Lesion-Symptom Mapping) 28 4. Ergebnisse 29 4.1. EEG globale Analyse (ERP-Daten) 30 4.1.1 Einfaktorielle ANOVA 30 4.1.2 Mehrfaktorielle ANOVAs 34 4.1.3 Trial versus Wiederholung 46 4.3 Verhaltensdaten 62 4.3.1 Klinisches Assessment der phonologischen, lexiko-semantischen und semantischen Kompetenz (LEMOs) 62 4.3.2 Reaktionszeit und Trefferrate 62 4.4 Läsionsanalyse 64 4.4.1 Korrelation von Läsions- und Verhaltensdaten 64 Hinweis zu den Zeitfenstern: 66 4.4.2 Korrelation von Läsion und EEG 66 4.4.3 Übersicht der durch die Läsionsanalysen abgegrenzten Regionen 68 5. Diskussion 69 5.1 Diskussion der Verhaltensdaten 69 5.1.1 Experimentelle Verhaltensdaten: Trefferrate und Reaktionszeit 69 5.1.2 Klinische Verhaltensdaten: Aphasietests 70 5.2 Diskussion der EEG-Daten und Vergleich mit bisherigen Studien zur Phonotaktik 71 5.2.1 Bisherige Erkenntnise zu ERPs und Phonotaktik 71 5.2.2 Top-Down stärker als Bottom-Up (i) 72 5.3.3 Möglicher Einfluss der Aufmerksamkeitsaufgabe (ii) 75 5.2.4 Wahl des Zeitfensters (iii) 77 5.2.5 Rückwärtssprache 77 5.2.6 Zusammenfassung im Hinblick auf die Fragestellungen 78 5.3 Läsionsort und Verarbeitung 78 6. Literaturverzeichnis 81 7. Abbildungsverzeichnis 85 8. Tabellenverzeichnis 86 9. Eigenständigkeitserklärung 87 10. Danksagung 88 11. Anlagen 89

Neben der Frequenz eines cues ist es dessen Zuverlässigkeit, die Kindern hilft, die an sie gerichtete Sprache zu segmentieren, Worteinheiten zu erkennen sowie diese syntaktisch zu kategorisieren. Im Deutschen weist die Subsilbe „Langvokal+Konsonant+/t/“ (z.B. in fehlt, wohnt) zuverlässig auf eine -t-flektierte Verbform hin. Die in kindgerichteter Sprache höher frequente Subsilbe „Kurzvokal+Konsonant+/t/“ (z.B. in Feld, Hemd, fällt, rund) gibt hingegen keinen derartig eindeutigen Hinweis. Es wurde der Frage nachgegangen, inwiefern diese unterschiedlichen Zuverlässigkeiten und Frequenzen der Subsilben auf die Nomen-, Verb- und Verbflexionsverarbeitung einwirken. Drei Altersgruppen wurden untersucht: achtzehn Monate alte Kinder, drei- bis fünfjährige sprachunauffällige und -auffällige Kinder sowie erwachsene Sprecher. Einflüsse der unterschiedlichen Zuverlässigkeiten und Frequenzen der ausgewählten Subsilben konnten für alle Probandengruppen gefunden werden. Die Subsilbe stellt damit eine linguistische Größe dar, die in der frühen Sprachwahrnehmung als cue dienen sowie die Sprachverarbeitung Erwachsener lenken kann und auch für die Sprachdiagnostik und -therapie sprachauffälliger Kinder berücksichtigt werden sollte. / Frequency and reliability have an impact on children’s reliance on cues for the segmentation and syntactic categorization of words. In German, the subsyllable “long vowel+consonant+/t/” reliably indicates that a word containing this type of subsyllable is an inflected verb form, e.g. “fehlt” (to lack, 3rd pers. sing.) or “wohnt” (to live, 3rd pers. sing.) In contrast, the more frequent subsyllable “short vowel+consonant+/t/” is not a reliable cue to word class as it occurs not only in inflected verb forms but in monomorphemic nouns and adjectives as well, e.g. “fällt” (to fall, 3rd pers. sing.), “Hemd” (shirt), “Feld” (field) or “rund” (round). This study addresses the question to what extent the different cue properties of subsyllables (i.e. reliability and frequency) have an impact on the processing of nouns, verbs and verb inflection. Participants of three different age groups were recruited: eighteen-month-old children, three- to five-year-old children with typical and atypical language acquisition and adults. Impacts of the different subsyllabic reliabilities and frequencies were found for all groups. This indicates that the subsyllable is a linguistic unit that provides relevant cues for early language acquisition and for language processing in adults. Therefore, it should also be considered for assessment and treatment of children with atypical language acquisition.