Der Spracherwerb beginnt lange vor der Produktion der ersten bedeutungstragenden Wörter. In der Fachliteratur besteht Einigkeit darüber, dass die vorsprachliche produktive Entwicklung in einer geordneten und zeitlich relativ klar definierten Abfolge von als universal postulierten Entwicklungsstufen verläuft (Koopmans-van Beinum & van der Stelt, 1986; Oller, 1980, 2000; Roug et al., 1989; Stark, 1980). Allerdings liegen bisher vergleichsweise wenige Erkenntnisse zu den akustischen und phonetischen Eigenschaften der für die einzelnen Entwicklungsstufen charakteristischen Vokalisationstypen vor. Hier setzt die vorliegende Arbeit an. Untersucht wurde ein Vokalisationstyp, der als Meilenstein der vorsprachlichen Erwerbsphase gilt: das kanonische Babbeln. Das kanonische Babbeln tritt bei sich normal entwickelnden Kindern erstmals zwischen dem 5. und 10. Lebensmonat auf und zeichnet sich dadurch aus, dass es entsprechend der temporalen und spektralen Eigenschaften der Erwachsenensprache phonetisch wohlgeformte Silben aufweist (Oller, 2000). Darüber hinaus findet sich bezüglich der phonetischen Eigenschaften von kanonischen Babblern und ersten bedeutungstragenden Wörtern ein hohes Maß an Kontinuität (Elbers & Ton, 1985; Kent & Bauer, 1985; Locke, 1989; Majorano & D'Odorico, 2011; Stoel-Gammon & Cooper, 1984; Vihman et al., 1986; Vihman et al., 1985). Zielstellung der vorliegenden explorativen Längsschnittstudie war es, die Eigenschaften von kanonischen Babblern von sich normal entwickelnden Kindern mit deutscher Umgebungssprache erstmalig quantitativ zu charakterisieren. Hierfür wurden von 15 gesunden deutschen Kindern (sieben Jungen und acht Mädchen) vom vierten Monat bis zum 13. Lebensmonat im Rhythmus von zwei bis vier Wochen digitale Lautaufnahmen angefertigt. Insgesamt wurden 4992 kanonische Babbler mittels speziell auf die Zielstellung der Untersuchung zugeschnittener signalanalytischer Verfahren untersucht. Für jeden kanonischen Babbler wurden die akustischen Messgrößen Vokalisationslänge und Vokallänge sowie die mittlere Grundfrequenz (F0) und der F0-Range berechnet. Darüber hinaus wurden die Silbenanzahl pro Babbler, die Konsonant-Vokal-Struktur der Silben (CV-Struktur) sowie Artikulationszone und –art der konsonantischen Elemente analysiert. Die längsschnittliche Auswertung erfolgte anhand des kanonischen Babbelalters, das ausgehend vom individuellen Alter bei Einsetzen der kanonischen Babbelphase bestimmt wurde. Die längsschnittliche Auswertung der zeitlichen Messgrößen ergab eine kontinuierliche Abnahme der Vokalisationslänge. Gleichzeit verringerte sich in einem ähnlichen Maß der Anteil an mehrsilbigen kanonischen Babblern, während sich der der einsilbigen kanonischen Babbler deutlich erhöhte. Dieses Entwicklungsmuster markiert möglicherweise den Übergang zur Wortproduktion (Vihman et al., 1985). Im Unterschied zur Vokalisationslänge wurden für die Vokallänge keine systematischen Veränderungen im Entwicklungsverlauf festgestellt. Die längsschnittliche Auswertung der melodischen Messgrößen ergab sowohl für die mittlere F0 als auch für den F0-Range zwischen dem 2. und 5. Monat nach Beginn der kanonischen Babbelphase ein erhöhtes Maß an Variabilität. Dies steht möglicherweise mit der Feinabstimmung der laryngealen und der supralaryngealen Aktivität im kanonischen Babbeln in Zusammenhang. Bezüglich der CV-Struktur und der Eigenschaften der konsonantischen Elemente fanden sich ähnliche Befunde wie in früheren Untersuchungen (z.B. Davis & MagNeilage, 1995). Während CV-Silben während des gesamten Untersuchungszeitraums und bei allen Kindern klar dominierten, fand sich hinsichtlich der Eigenschaften der konsonantischen Elemente im Rahmen universeller Tendenzen ein hohes Maß an inter- und intraindividueller Variabilität. Die vorliegende Untersuchung stellt erstmalig objektive Variationsbereiche für typische quantitative und qualitative Eigenschaften von kanonischen Babblern von Deutsch lernenden Kindern bereit. Die ermittelten vorläufigen Referenzwerte könnten die Grundlage für nachfolgende Untersuchungen bei Risikokindern für Sprech- und Spracherwerbsstörungen liefern und so zur Identifizierung valider frühdiagnostischer Risikomarker beitragen. / Language acquisition starts long before the production of first words. In the literature it is largely accepted that development of pre-speech productive abilities follows a certain sequence of single stages, which is supposed to be universal (Koopmans-van Beinum & van der Stelt, 1986; Oller, 1980, 2000; Roug et al., 1989; Stark, 1980). However, to date relatively little is known about acoustic and phonetic features of different types of pre-speech vocalisations. This study investigated a type of vocalisation, which is considered as a milestone in pre-speech development: canonical babbling. In typically developing infants canonical babbling appears between 5 and 10 months of age and is characterised by well-formed syllables (Oller, 2000). Moreover, there is a high degree of continuity concerning phonetic features of canonical babbling and first words (Elbers & Ton, 1985; Kent & Bauer, 1985; Locke, 1989; Majorano & D'Odorico, 2011; Stoel-Gammon & Cooper, 1984; Vihman et al., 1986; Vihman et al., 1985). The aim of this explorative longitudinal study was to quantitatively characterise features of canonical babbling in typically developing German infants for the first time. For this purpose the vocalisations of 15 healthy German infants (seven boys and eight girls) were digitally recorded every 2 to 4 weeks from 4 to 13 months of age. In total, 4992 canonical babbles were examined according to signal-analytical methods specially adapted to the aim of the study. The acoustic parameters vocalisation length and vowel length as well as mean fundamental frequency (f0) and f0-range were calculated for each canonical babbling sound. Furthermore, the number of syllables per babble, the consonant-vowel structure of the syllables (CV-structure) and place and manner of articulation of the consonantal elements were analysed. The longitudinal analysis was conducted on the basis of canonical babbling age, which was determined by the individual age at the onset of the canonical babbling stage. The results of the longitudinal analysis of the time-based parameters showed a continuous decrease of vocalisation length. At the same time the proportion of canonical babbles consisting of three or more syllables decreased whereas the proportion of canonical babbles consisting of only one syllable clearly increased. This developmental pattern might mark the transition to word production (Vihman et al., 1985). In contrast to vocalisation length no systematic change during the investigation period was found with respect to vowel length. The longitudinal analysis of the melodic parameters showed a higher degree of variability between two to five months after the onset of the canonical babbling stage for both the mean f0 and the f0-range. This might be an indicator for the fine-tuning of laryngeal and supralaryngeal activity in canonical babbling. Regarding CV-structure and consonantal features the current investigation reached similar results as former studies (i.e. Davis & MacNeilage, 1995). Whereas CV-syllables clearly dominated during the whole investigation period and in all infants, features of consonants inter- and intraindividually largely differed within universal tendencies. This study for the first time provides objective ranges of variation for typical quantitative and qualitative features of canonical babbles of German infants. Based on these preliminary reference values further investigations with infants at risk for language impairment might be conducted, so that in long-term possible early risk markers might be identified.

In der vorliegenden Studie wurden temporale Eigenschaften zeitlich aufeinanderfolgender ingressiver Laute und egressiver Phonationsleistungen in spontanen Neugeborenenvokalisationen untersucht. Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Atemrhythmus Neugeborener während der Vokalisation (spontanes Weinen) objektiv zu analysieren und Referenzwerte für die einzelnen Segmente des Atemzyklus zu erarbeiten. Zur Berücksichtigung vermuteter relevanter Einflussfaktoren sollten geschlechts- und altersspezifische Unterschiede sowie Hörleistungen im Neugeborenen-Hörscreening (NHS) berücksichtigt werden. Dazu wurden spontan geäußerte Lautproduktionen von 82 Neugeborenen (2. – 4. Lebenstag) analysiert. Um die Ergebnisse des NHS-Tests zu berücksichtigen, wurden die Probanden in 2 Untergruppen eingeteilt. Diese waren (1) Neugeborene mit unauffälligem Hörscreening-Test und (2) Neugeborene mit auffälligem Hörscreening-Test. Mit Hilfe der Sprachanalysesoftware Praat wurden 1545 Tonaufnahmen der Probanden vermessen. Der Autor vorliegender Arbeit hat ein Praat – Textscript erstellt, um die Segmente des Atemzyklus manuell durch Cursor festzulegen und die Messgrößen automatisch zu berechnen und anschließend in das am ZVES vorliegende Routinesystem einzubetten. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie belegen, dass schon in den ersten Schreien Neugeborener ein regelhaft segmentierter Atemrhythmus mit einer kurzen Inspirationsphase und nachfolgender längerer Exspirationsphase, die den Hauptanteil des ganzen Atemzyklus ausmacht, zu beobachten ist. Das Verhältnis zwischen Inspirations- und Exspirationslänge zeigt sich variabel in Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Atemzyklus. Signifikante geschlechts- und altersspezifische Unterschiede könnten für eine schnellere Adaptation (Reifung) des Atemsystems bei weiblichen Neugeborenen sprechen und damit für eine reduzierte respiratorische Kontrollfähigkeit bei Jungen. Ursächlich dafür könnten anatomisch-somatische Differenzen sowie nachwirkende intrauterine hormonelle Einflüsse sein. Auch der signifikante Einfluss des Gestationsalters lässt möglicherweise auf Reifungsprozesse des Atemapparats schließen, die mit dem Gestationsalter voranschreiten. Weitere Faktoren wie der Geburtsmodus oder das Ergebnis des Neugeborenen-Hörscreening-Tests wirkten sich hier nicht auf die temporalen Eigenschaften inspiratorischer und exspiratorischer Laute der Neugeborenen aus. Insgesamt konnte die vorliegende Arbeit erstmalig temporale Eigenschaften ingressiver Laute und spontaner egressiver Phonationsleistungen Neugeborener im Alter von 2 bis 4 Lebenstagen objektiv analysieren und entsprechende Referenzwerte für gesunde Neugeborene liefern. Diese können in zukünftigen Studien mit größerer Probandenanzahl und einem längerem Untersuchungszeitraum (Einschluss der Minipubertät) als Vergleichswerte dienen. Ein Beleg für den angeborenen respiratorischen Mechanismus für die Sprech- und Sprachentwicklung konnte mit der vorliegenden Arbeit ebenfalls geliefert werden. Die Arbeit betont aus respiratorischer Perspektive die Bedeutung der frühen vorsprachlichen Entwicklung für den Spracherwerbsprozess. / The present study analyzed temporal characteristics of temporally consecutive inspiratory phonation and expiratory cry utterance in spontaneous crying of neonates. The aim of this study was to objectively determine the breath cycle in neonates spontaneous crying and to acquire reference values for each segment of the breath cycle. Considering supposed relevant influential factors, gender- and age-specific differences as well as hearing capacity in neonatal hearing screening (NHS) were observed. For that spontaneous sound utterances of 82 neonates (2. – 4. day of life) were analyzed. To consider the results of the NHS-tests the subjects were divided into 2 subgroups. These were (1) neonates with normal NHS-test and (2) neonates with remarkable NHS-test. By using the speech analysis software PRAAT 1545 sound recordings of the subjects were measured. The author of the present work created a PRAAT-textscript to manually set the segments of the breath cycle with cursors and to automatically compute the measured variables and afterwards embed them in the existing routine of the ZVES. The results of the present study attest already in the first cries of neonates a regular segmented breath group with a short inspiration and a following longer expiration, which constitutes the main part of the whole breath cycle. The ratio of inspiration- and expirationlength exhibits a variability in dependence on the total-length of the breath cycle. Significant gender- and age-specific differences could suggest a faster adaptation (maturation) of the respiratory system in female neonates and therefore a limited respiratory control-capability in male neonates. This could be due to anatomical-somatic differences and intrauterine hormonal influences. Also the significant influence of gestational age potentially implies maturation processes of the respiratory system, which proceed with gestational age. Other factors, such as birth mode or the result of the NHS-test, did not affect the temporal characteristics of inspiratory and expiratory sounds of the neonates. Overall, the present study was the first to objectively analyze the temporal characteristics of inspiratory sounds and spontaneous expiratory phonation of neonates aged 2 to 4 days of life and to provide appropriate reference values for healthy neonates. These can serve as comparative values in future studies with a larger number of subjects and a longer evaluation period (inclusion of minipuberty). Evidence for the innate respiratory mechanism for speech and language development could also be provided with the present work. The work emphasizes from a respiratory perspective the importance of early pre-linguistic development for the language acquisition process.

Zugl.: Zürich, Univ., Diss., 2005

In der vorliegenden Studie wurden gesunde Neugeborene mit unterschiedlichen Hörscreeningbefunden in den Eigenschaften der Grundfrequenzkontur ihrer spontanen Weinlaute untersucht. Ziel der vorliegenden Studie war es zu ermitteln, ob sich spontane Lautäußerungen von gesunden Neugeborenen mit einem unauffälligen Neugeborenenhörscreening (NHS) im Vergleich zu einem auffälligen NHS in den modellierten Grundfrequenzeigenschaften und der Melodielänge unterscheiden. Im Rahmen des Projektes wurden 82 gesunde Neugeborene (2.-4. Lebenstag) rekrutiert und je nach Ergebnis des routinemäßig durchgeführten NHS in zwei Gruppen eingeteilt. Diese waren Neugeborene mit unauffälligem NHS (Gruppe NHS_TU) und Neugeborene mit auffälligem NHS (Gruppe NHS_TA). In einer Nachkontrolle nach 3 Monaten wurde überprüft, ob die Neugeborene mit einem auffälligem NHS auch alle hörgesund waren. Es wurden insgesamt 2.330 spontane Lautäußerungen aufgenommen und quantitativ analysiert. Hierbei wurden die Melodielänge, das Minimum, das Maximum, die mittlere Grundfrequenz und der Grundfrequenzhub für jede Lautäußerung berechnet. Für jedes Neugeborene wurde ein arithmetischer Mittelwert für die analysierten Variablen gebildet und anschließend zwischen beiden Gruppen verglichen. Die Ergebnisse der vorliegenden Studie belegen, dass sich gesunde Neugeborene mit unterschiedlichen Hörscreeningbefunden nicht signifikant in ihren Grundfrequenzeigenschaften unterscheiden. Somit konnte bestätigt werden, dass sich gesunde Neugeborene mit auffälligem NHS, welche in der Nachuntersuchung hörgesund sind (Falsch-Positiv-Getestete), die gleichen Lauteigenschaften wie Neugeborene mit unauffälligem NHS aufweisen. Insgesamt konnte die vorliegende Studie erstmalig Eigenschaften der Grundfrequenzkontur spontaner Lautäußerungen von Neugeborenen mit einem unauffälligen NHS-Befund im Vergleich zu einem auffälligen NHS-Befund objektiv analysieren und entsprechende Referenzwerte für gesunde Neugeborene liefern. Somit wäre eine wichtige Voraussetzung dafür geschaffen, in nachfolgenden Studien zu untersuchen, ob die Melodiekontur ein potenzieller Frühindikator für eine sensorineurale Hörstörung bei Neugeborenen sein könnte. / The present study analysed fundamental frequency variations in spontaneous crying of healthy neonates with different newborn hearing screening (NHS) outcomes. The aim of this study was to determine whether the filtered and modelled fundamental frequency (f0) properties and duration vary in the spontaneous crying of healthy neonates who passed their newborn hearing screening and those who did not. In this study 82 healthy neonates (2nd to 4th day of life) were recruited, assigning them to either a group that passed the NHS or a group that did not pass the NHS. In a follow-up check at 3 months of life they were diagnosed as normally hearing. 2,330 spontaneously uttered cries were recorded and analysed quantitatively. The duration, minimum, maximum, mean f0 and f0 range were calculated for each cry utterance, averaged for each neonate, and compared between both groups. The results of this study revealed no significant differences in the analysed parameters between both groups. This confirms that healthy neonates who do not pass the NHS but pass the follow-up hearing screening (false positive cases) have the same cry properties as those that pass the NHS. Overall, the present study was the first to objectively analyse the fundamental frequency variations in spontaneous crying of healthy newborns with different newborn hearing screening outcomes and to provide appropriate reference values for healthy neonates. The results provide an important prerequisite to analyse whether the fundamental frequency is a potential leading indicator for a sensorineural hearing disorder in neonates in further studies.

In der vorliegenden Arbeit wurden vorsprachliche Fähigkeiten von Kindern mit isolierten Sagittalnahtsynostosen zu einem prä- und postoperativen Zeitpunkt untersucht. Diese wurden präoperativ mit Säuglingen mit lagerungsbedingtem Plagiocephalus und einer gleichaltrigen Kontrollgruppe verglichen. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojektes „Dreidimensionale stereophotogrammetrische Diagnostik des Schädels und Evaluierung der Therapie bei Kindern mit kraniofazialen Fehlbildungen“ des CFCW des Universitätsklinikums Würzburg. Grundlage zur Annahme von Entwicklungsdefiziten waren vorausgehende Studien, die postulierten, dass kraniofaziale Fehlbildungen zu neurophysiologischen Entwicklungsstörungen und somit Einschränkungen in Motorik, Kognition und Sprache führen können (Boltshauser et al. 2003, Chieffo et al. 2010, Korpilahti et al. 2012, Shipster et al. 2003, Virtanen et al. 1999). Vorangegangene projektinterne Untersuchungen konnten bisher jedoch keine signifikanten Unterschiede von Säuglingen mit Lagerungsplagiocephalus bzw. isolierten Sagittalnahtsynostosen bezüglich der vorsprachlichen Leistungen zu unauffälligen Kontrollkindern nachweisen. Die vorliegende Arbeit bestätigt diese Ergebnisse. Zur vorsprachlichen Entwicklung von Kindern mit isolierten Sagittalnahtsynostosen im prä- / postoperativen Vergleich gab es bisher keine Untersuchung. Daher wurden in der vorliegenden Arbeit akustische Eigenschaften von Komfortvokalisationen dieser Probanden analysiert. Sowohl artikulatorische Fähigkeiten, als auch grundfrequenzbasierte und temporale Stimmleistungen dienten in den Untersuchungen als Messgrößen. Im Signalanalyselabor des Zentrums für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen (ZVES) konnten insgesamt 2836 Vokalisationen von 39 Kindern (13 Kinder pro Gruppe) ausgewertet werden. Die Laute der Kinder mit isolierter Sagittalnahtsynostose wurden zu einem prä- und postoperativen Zeitpunkt analysiert. Die ausgewählten Messgrößen wurden mittels standardisierter Verfahren der Vorsprachlichen Diagnostik und mit Hilfe am ZVES implementierter Computersoftware (CSL, PRAAT, CDAP) ausgewertet. Die Ergebnisse der Babbelanalyse zeigten keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen. Allerdings fanden sich signifikante prä-/ postoperative-Unterschiede in der SMO-Gruppe: Die postoperativen Lautlängen segmentierter Vokalisationen der SMO-Probanden waren länger als die präoperativen und zeigten einen deutlich kleineren Pausenindex. Zudem unterschieden sich die prä- und postoperativen Werte der SMO-Gruppe bezüglich der mittleren Grundfrequenz signifikant voneinander: Postoperativ waren deutlich geringere mittlere Grundfrequenzen feststellbar. Die Unterschiede zwischen den prä- und postoperativen Daten werden als entwicklungsbedingte Effekte interpretiert, solange keine Vergleiche zu Kindern mit Sagittalnahtsynostosen ohne operative Therapie vorliegen. Die vorliegende Studie liefert Argumente für notwendige weiterführende Untersuchungen unter Einbeziehung von Kindern mit isolierten Sagittalnahtsynostosen ohne operative Therapie. Erst danach lassen sich Entwicklungseffekte von potenziellen Entwicklungsstörungen unterscheiden. Zusätzlich sind dazu auch Langzeitstudien erforderlich, die die Sprachkompetenz der Kinder im Alter von zwei bis fünf Jahren erfassen. / In this study, children with isolated sagittal synostosis were examined relating to pre-speech acoustic features during prä- and postoperative moments. In addition these infants were compared to infants with positional plagiocephaly and healthy infants as a reference group. The examinations took part within an interdisciplinary project "threedimensional sterephotogrammetric diagnosis of the infant head and evaluation of the therapy of infants with craniofacial asymmetries" at the University Hospital of Würzburg. Many prior studies postulated, that craniofacial anomalies can lead to neurophysiological developmental disorders(Boltshauser et al. 2003, Chieffo et al. 2010, Korpilahti et al. 2012, Shipster et al. 2003, Virtanen et al. 1999). Within this interdisciplinary project, preliminary examinations couldn´t find significant differences between children with positional plagiocephaly and children with isolated sagittal synostosis relating to acoustic features. Up to now, there don´t exist researches concearning pre-speech development of infants with isolated sagittal synostosis during prä- and postoperative moments. Therefore in this dissertation comfort vokalizations of these infants were analyzed. As well articulatory skills as frequency-related and temporal parameters were examined. Analyses of 2836 comfort vocalizations of 39 children were made based on existing routines at the „Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörungen“ (Center for Pre-speech Development and Developmental Disorders) of the University of Würzburg. There were signficant differences relating to the length of segmented vokalizations at the postoperative date compared to präoperative within the SMO-group. At the same time the pause-index was decreased. Also the fundamental frequency was significantly lower to the postoperative date within the SMO-group. As long as there are no comparisons with infants with isolated sagittal synostosis without operative therapy, the results of this analyses will be taken as development-conditioned effects. The present study indicates, that future studies are needed to evaluate the risk for children with craniofacial anomalies relating to neurophysological developmental disorders.

In der vorliegenden Arbeit wurden spontane Lautäußerungen (Komfortlaute) von normalhörenden Säuglingen und Säuglinge mit einer hochgradig sensorineuralen Hörstörung untersucht. Dabei handelte es sich um Teilnehmer und Teilnehmerinnen einer Kohortenstudie, die gemeinsam vom Comprehensive Hearing Center (CHC) und dem Zentrum für vorsprachliche Entwicklung und Entwicklungsstörung (ZVES) durchgeführt wurde. Ziel der Arbeit war es die einfachsten Vokalisationstypen aus dem Komfortlautrepertoire zu analysieren, um der Frage nachzugehen, ob es bereits bei rein phonatorisch erzeugten Vokalisationen Unterschiede zwischen den Säuglingen beider Gruppen geben könnte. In der Stichprobe von 8 sensorineural hörgestörten und 18 normalhörenden Säuglingen und insgesamt 1236 Vokanten fanden sich statistisch signifikante Unterschiede in der Melodiekontur. Die normalhörenden Säuglinge wiesen einen signifikant höheren Anteil an komplexen Melodiestrukturen im Vergleich zu den hochgradig hörgeschädigten Säuglingen auf. Keine inhaltlich bedeutsamen Unterschiede fanden sich in der Vokalisationslänge der Vokanten. Allerdings zeigte eine einfache rhythmische Analyse doppelbögiger Vokanten in beiden Gruppen, dass die fehlende auditorische Erfahrung in der hörgestörten Gruppe zu einer von dem Rhythmus der normalhörenden Säuglinge geäußerten Vokanten abwich. Insgesamt hat die vorliegende Untersuchung gezeigt, dass es bereits in einem sehr frühen Alter und bei sehr einfachen Lautäußerungen zu Unterschieden in Vokalisationseigenschaften kommt. / In the present study, spontaneous vocalisations (comfort sounds) of infants with normal hearing and infants with a severe sensorineural hearing impairment were examined. The participants were part of a cohort study conducted jointly by the Comprehensive Hearing Centre (CHC) and the Centre for Pre-linguistic Development and Developmental Disorders (ZVES). The aim of the study was to analyse the simplest vocalisation types from the comfort sound repertoire in order to investigate the question of whether there could already be differences between the infants of the two groups in purely phonatory vocalisations. In the sample of 8 infants with sensorineural hearing impairment and 18 infants with normal hearing and a total of 1236 vocalisations, statistically significant differences were found in the melodic contour. The infants with normal hearing had a significantly higher proportion of complex melodic structures compared to the severely hearing-impaired infants. No significant differences were found in the vocalisation length. However, a simple rhythmic analysis of double-arched vocants in both groups showed that the lack of auditory experience in the hearing-impaired group led to a deviation in the rhythm of the vowels uttered by infants with normal hearing. Overall, the present study has shown that differences in vocalisation characteristics already occur at a very early age and with very simple sounds.

Die vorliegende Arbeit hatte die Längsschnittanalyse der Melodie und ihre Interaktion mit dem Intensitätsverlauf zum Ziel. Anhand von zehn gesunden Säuglingen wurde eine Anzahl von 5808 Vokalisationen mit Hilfe der Analysesoftware CDAP untersucht. Diese beschreiben in ihrer Zusammensetzung im Wesentlichen das Vokalisationsrepertoire von gesunden Säuglingen im ersten Lebenshalbjahr. Sie bestehen aus spontanen Schreilauten, Übergangslauten, als Brücke zwischen Komfort- und Nichtkomfortlauten und silbenähnlichen Vokalisationen, die man als Babbeln bezeichnet. Die Arbeit hat durch detaillierte Untersuchungen der Melodie- und Intensitätskontur und ihrer Interaktion gezeigt, dass es eine Kontinuität von Schreivokalisationen zum Babbeln gibt. Erstmalig wurde das MD-Model an einer Längsschnittstudie verifiziert und gezeigt, dass es eine Entwicklung hin zu immer komplexeren melodischen Strukturen und damit zur Entwicklung der Prosodie kommt. Dabei hat sich gezeigt, dass die Säuglinge von Anfang an in der Lage sind, die Phonationsprozesse rhythmisch zu segmentieren, sowie auch bestimmte Melodiekonturformen stabil zu reproduzieren und dabei aber auch flexibel in der Dauer sind. Die Melodie kann dabei unabhängig von der Intensität geregelt werden. Diese Untersuchungen bestätigen auf verschiedene Weise die von Wermke und Mende in ihren Entwicklungsmodellen postulierten Vorgänge in der vorsprachlichen Entwicklung. Insbesondere die Tatsache, dass es zu einer Zunahme der Melodiekonturkomplexität im ersten Lebenshalbjahr in allen drei untersuchten Vokalisationstypen kommt und das diese Entwicklung bei individuellen Säuglingen nachvollziehbar ist. Damit hat die vorliegende Arbeit durch die Analyse des vorsprachlichen Vokalisationsrepertoires im Längsschnitt belegt, dass es eine regelhafte Entwicklung prosodischer Eigenschaften ab dem ersten Lebensmonat gibt. Die Kenntnis dieser Entwicklungsprozesse ist die Voraussetzung dafür, dass nun auch Entwicklungsverläufe bei Säuglingen mit einem Risiko für eine vorsprachliche Entwicklungsstörung, z.B. Säuglinge mit LKGS oder Säuglinge mit angeborenen Hörstörungen, charakterisiert werden können. Damit liefert die Arbeit einen Beitrag für das Fernziel der Identifizierung von Risikomarkern in einem sehr frühen Alter, um die Behandlung dieser Säuglinge zu optimieren und die bestehenden logopädischen sowie interdisziplinären Therapien durch eine vorsprachliche Diagnostik zu ergänzen. / The aim of this study was the longitudinal analysis of the melody and its interaction with the intensity curve. Using ten healthy native German infants, a number of 5808 vocalizations were examined with the aid of the CDAP analysis software. The composition of these vocalizations essentially describes the vocalization repertoire of healthy infants in the first six months of life. They consist of spontaneous cry sounds, transitional sounds as a bridge between comfort and non-comfort sounds and syllable-like vocalizations known as babbling. Through detailed investigations of the melody and intensity contour and their interaction, the work has shown that there is a continuity from cry vocalizations to babbling. For the first time, the MD- model was verified in a longitudinal study and it was shown that there is a development towards increasingly complex melodic structures and thus the development of prosody. It has been shown that infants are capable of rhythmically segmenting phonation processes from the very beginning, as well as stably reproducing certain melodic contour forms, while also being flexible in terms of duration. The melody can be regulated independently of the intensity. These studies confirm in various ways the processes postulated by Wermke and Mende in their developmental models in pre-linguistic development. In particular, the fact that there is an increase in melodic contour complexity in the first six months of life in all three types of vocalization investigated and that this development can be traced in individual infants. Thus, by analyzing the pre-linguistic vocalization repertoire in a longitudinal section, this study has shown that there is a regular development of prosodic characteristics from the first month of life. Knowledge of these developmental processes is the prerequisite for being able to characterize developmental processes in infants at risk of a pre-linguistic developmental disorder, e.g. infants with CLPs or infants with congenital hearing disorders. The work thus contributes to the long-term goal of identifying risk markers at a very early age in order to optimize the treatment of these infants and to supplement existing speech therapy and interdisciplinary therapies with pre-linguistic diagnostics.

In dieser Studie wurde die vorsprachliche Entwicklung von Säuglingen mit orofazialen Spaltbildungen während des Zeitraumes der 13. bis zur 25. Lebenswoche untersucht. Gegenstand der Analysen waren die Melodie- und Rhythmusstruktur der vorsprachlichen Lautäußerungen. Diesbezüglich wurden Lautaufnahmen einer Untersuchungsgruppe aus 17 Säuglingen mit orofazialen Spaltbildungen ausgewertet und den jeweiligen Daten einer altersentsprechenden, sich unauffällig entwickelnden Kontrollgruppe gegenübergestellt. Melodie und Rhythmus sind wesentliche Bestandteile der Prosodie einer Sprache. Die ungestörte Entwicklung von melodisch-rhythmischen Strukturen in den vorsprachlichen Lauten ist notwendig, um wichtige Bausteine für den späteren Sprech- und Spracherwerb zur Verfügung zu stellen. Die Melodie entwickelt sich nach einem universellen Programm, nach dem angeborene einfache Melodiemuster eingeübt und modifiziert werden und diese dann als Module zu komplexeren melodisch-rhythmischen Strukturen kombiniert werden können. Es erfolgt in der vorsprachlichen Trainingsphase der Lautproduktion also eine Komplexitätszunahme der Melodiestruktur (Wermke & Mende, 1994; Wermke, 2002; Wermke & Mende, 2009). Der Untersuchungszeitraum fällt in den Beginn der „Expansionsphase“ nach Oller (2000), in der die Säuglinge nicht mehr nur Schreilaute sondern auch Übergangslaute bilden, die durch beginnende prä-artikulatorische Aktivität typische Resonanzfrequenzen aufweisen und nicht mehr den Schreilauten zugeordnet werden können. Auch weiter fortgeschrittene Lautäußerungen, so genannte Babbellaute, die aus einer Konsonant-Vokal-Kombination bestehen, treten auf. Die Analyse der vorsprachlichen Lautäußerungen bezog sich auf ihre Melodie und damit auf den Verlauf ihrer Grundfrequenz sowie auf ihren Rhythmus, der durch Segmentierungen, also phonatorische Stopps innerhalb einer Vokalisation ohne darauf folgende erneute Inspiration, gebildet wird. Die Säuglingslaute wurden damit in drei Strukturkategorien eingeteilt: (1) „Einfachbögen“, die alle Laute aus einer ansteigenden und nachfolgend wieder abfallenden Melodie umfassen; (2) „Mehrfachbögen“, die alle Laute beinhalten, die sich aus mindestens zwei aufeinander folgenden Einfachbögen zusammensetzen; und (3) „Segmentierte Laute“, die innerhalb einer Vokalisation mindestens eine Segmentierungspause enthalten. Da sich „Mehrfachbögen“ und „Segmentierte Laute“ aus mehreren Modulen zusammensetzen, wurden sie zu komplexen Strukturen zusammengefasst, während „Einfachbögen“, bestehend aus nur einem Modul, als einfache Strukturen gelten. Nach der Definition von Wermke et al. (2007) wurde der MCI bestimmt, der den Anteil an komplexen Strukturen ermittelt. Des Weiteren wurden die Laute nach ihren unterschiedlichen Vokalisationstypen differenziert und entweder den Schreilauten oder den Übergangs- und Babbellauten zugeordnet. Mit Beginn der Expansionsphase, in der erstmals Übergangs- und Babbellaute auftreten, ist die Melodieentwicklung in den Schreilauten weitgehend abgeschlossen. Der MCI der Schreilaute bleibt daher ab der 13. Lebenswoche (0,57; Medianwert) bis zum zweiten Lebenshalbjahr (0,63; Medianwert, entnommen aus der Arbeit von Steck-Walter, 2007) in der Kontrollgruppe im Wesentlichen konstant. In der Gruppe der Säuglinge mit orofazialen Spaltbildungen dagegen erfolgt hier noch während der Expansionsphase eine Komplexitätsentwicklung (0,46; Medianwert des MCI für den Zeitraum der 5.-8. Lebenswoche, entnommen aus der Arbeit von Birr, 2009/ 0,74; Medianwert des MCI für den Zeitraum der 17.-20. Lebenswoche). Die in den Schreilauten eingeübten melodisch-rhythmischen Strukturen werden auf die im Untersuchungszeitraum neu einsetzenden Übergangs- und Babbellaute übertragen. Die Koordination der melodisch-rhythmischen Strukturen mit den hier stattfindenden prä-artikulatorischen Bewegungen wird eingeübt. So erfolgt hier in der Kontrollgruppe eine Komplexitätszunahme (0,68; 0,83; 0,73; Medianwerte des MCI für die jeweiligen Zeitabschnitte) analog zur Komplexitätszunahme bei den Schreilauten in den ersten drei Lebensmonaten (Birr, 2009). Für die Gruppe der orofazialen Spaltträger dagegen wurde hier keine Komplexitätszunahme festgestellt (0,61; 0,59; 0,59; Medianwerte des MCI für die jeweiligen Zeitabschnitte); diese erfolgt nach den Untersuchungen von Steck-Walter (2007) erst im zweiten Lebenshalbjahr mit deutlicher Verzögerung (0,74; Medianwert des MCI für den Zeitraum der 26. bis zur 61. Lebenswoche). Neben dem Komplexitätsgrad wurde auch der Anteil an rhythmischen Komponenten in den Vokalisationen beider Gruppen untersucht. Dazu wurden die relativen Anteile der Strukturkategorien „Einfachbögen“, „Mehrfachbögen“ (MB) und „Segmentierte Laute“ (SL) bestimmt. Es wurde ersichtlich, dass in der Gruppe der Säuglinge mit orofazialen Spaltbildungen im Vergleich zur Kontrollgruppe der Strukturtyp der „Mehrfachbögen“ deutlich seltener gebildet wird. Besonders auffällig ist dies bei den Übergangs- und Babbellauten, da diese als neue Entwicklungsstufe im Untersuchungszeitraum auftreten und sich hier Entwicklungsbesonderheiten deutlich manifestieren. Die Säuglinge mit orofazialen Spaltbildungen produzieren bei diesem Vokalisationstyp zunächst deutlich weniger „Mehrfachbögen“ als die Kontrollgruppe und holen diese Entwicklung erst im zweiten Lebenshalbjahr, aber dafür überproportional intensiv auf (nach Werten von Steck-Walter, 2007; MB/SL: 3,2). Die Verspätung in der Melodieentwicklung schränkt die Säuglinge mit orofazialen Spaltbildungen in der Entwicklung der Artikulation ein. / Characteristic aspects of pre-speech development were analysed in infants with orofacial clefts between their 13th to 25th week of life. Analysis focussed on the structure of melody and rhythmical properties. A group of 17 infants with orofacial clefts was analysed and compared to respective data of a typically developing age-matched control group. Melody and rhythm are essential prosodic features of language. An undisturbed development of melodic and rhythmic patterns during early phases of pre-speech development provides crucial prosodic modules for the subsequent speech and language development. Melody development is based on a universal program; accordingly simple melodic patterns are practiced, modified and can afterwards be combined as modules to complex melodic and rhythmic patterns. During the pre-speech training period of sound-production there is an increase of complexity of melodic patterns (Wermke & Mende, 1994; Wermke, 2002; Wermke & Mende, 2009). The observation period reflects the so-called “expansion period” (Oller, 2000), during which the infants not only produce cry sounds but also non-cry vocalizations that show typical resonance frequencies due to the beginning pre-speech activity. Moreover, babbling occurred with typical vocal-consonant-combinations. The structure of infants’ vocalizations was subdivided into three categories: (1) “single-arcs”, which contain all sounds with a rising and afterwards falling melody; (2) “multi-arcs”, which contain all sounds composed of at least two “single-arcs” following each other; and (3) “segmented sounds”, which contain at least one intermission of segmentation during a vocalisation. As “multi-arcs” and “segmented sounds” are composed of several modules they are summarized to complex patterns, whereas single-arcs, consisting of only one module, are classified as simple patterns. Using the definition by Wermke et al. (2007) the MCI (Melody-Complexity-Index) was calculated. With the beginning of the “expansion period”, when for the first time non-cry vocalisations and babbling occur, the development of melody in cry sounds is largely finished. Therefore, the MCI of cry-sounds stays essentially stabilized in the control group from the 13th week of life (0,57; median) to the second half year of life (0,63; median, taken from Steck-Walter, 2007). However, in the group of infants with orofacial clefts the MCI changed during the expansion period (0,46; median of the time period of the 5th -8th. week of life, cf. Birr, 2009/ 0,74; median of the time period of the 17th -20th week of life). An increase in complexity of non-cry vocalisations was observed (0,68; 0,83; 0,73; MCI medians) within the observation period among members of the control group, analogously to the increase in complexity of the cry-sounds during the first three months (Birr, 2009). For the group of infants with orofacial clefts there was no increase in complexity of non-cry vocalisations found during the observation period (0,61; 0,59; 0,59; MCI medians). A further increase seems to occur not before the second half year of life according to Steck-Walter (2007) with a clear delay (0,74; MCI median 26th to 61th week of life). Beside the degree of complexity rhythmic components in the vocalisations of both groups were investigated. It has become obvious, that in the group of infants with orofacial clefts the pattern type “multi-arc” is clearly generated less often than in the control group. This is especially conspicuous for the non-cry vocalisations and babblings, because these occur as a new stage of development during the observed time and distinctions of development appear obviously here. In this type of early vocalisation the infants with orofacial clefts produce clearly fewer “multi-arcs” than the control group at the beginning and they catch up on this development only in the second half year of life, but in return disproportionately intensive (according to figures of Steck-Walter, 2007; MB/SL: 3,2). The observed delay in melody development restrains the infants with orofacial clefts in their articulatory development.

Datengrundlage der Arbeit waren 4284 vorsprachliche Vokalisationen von 19 Säuglingen mit orofazialer Spaltbildung vom 2.-3. Lebensmonat (OFS-Gruppe), sowie zu Referenzzwecken 4655 vorsprachliche Laute einer aus 19 gesunden, sich nachfolgend sprachlich unauffällig entwickelten Säuglingen bestehenden Kontrollgruppe. Die Motivation für die vorliegende Untersuchung resultierte aus den in vorangegangenen Studien gefundenen Besonderheiten in der Beherrschung segmentierter vorsprachlicher Melodiemuster bei Kindern mit orofazialer Spaltbildung. Die Arbeit setzte sich das Ziel, diese Besonderheiten genauer zu charakterisieren, um so das Spektrum der vorsprachlichen Entwicklungsdiagnostik zu erweitern und nicht zuletzt Möglichkeiten für eine adäquatere und individuell besser abgestimmte Therapie dieser Kinder zu schaffen. Nach der Isolierung aller 157 (OFS) bzw. 180 (KG) komplexen Segmentierungen des Untersuchungszeitraums mit Hilfe des Programms CDAP©, erfolgte eine visuelle, spektrale, sowie akustische Feinanalyse dieser Lautäußerungen. Auf Basis eines neu erstellten Klassifizierungsschemas komplexer Segmentierungen (KSKS) fand eine strukturierte Ordnung und Evaluation der komplexen Segmentierungen statt. Die Ergebnisse der Untersuchung bestätigen das von WERMKE (2002) postulierte zentral generierte universelle Melodieentwicklungsprogramm. So geht aus der Analyse nach Spalttypen hervor, dass periphere Malformationen die Ausführung der generierten melodischen Muster der vorsprachlichen Laute nicht beeinflussen. Für beobachtete Abweichungen im Falle isolierter Gaumenspalten, werden verdeckte Syndrome und somit zentrale Mechanismen vermutet. Es scheinen Defizite in der Regelkapazität des laryngeal-respiratorischen Systems auf Seiten der Spaltkinder vorzuliegen. Eine durchgeführte Retroraster-Analyse zeigte, dass diese Säuglinge Schwierigkeiten haben, die Retroversionen der komplex segmentierten Melodiemuster zu erzeugen. Die Ausführung dieser Retromuster verlangt eine prinzipiell höhere Regelkapazität als die der entsprechenden Anteversionen. Es zeigte sich darüber hinaus, dass Spaltkinder die komplexen Segmentierungen häufig nur unvollständig ausführen, also eine qualitative Ausführungsschwäche zeigen. Ursächlich für die von der Kontrollgruppe abweichenden laryngealen Regelleistungen bei Spaltkindern mögen Abweichungen in neuro-physiologischen Mechanismen der Phonation sein. Neuerdings werden auch Abweichungen in der Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses als ursächliche Komponente angesehen. Die Untersuchung des Einflusses einer Oberkieferplattentherapie im Rahmen einer kieferorthopädischen Frühbehandlung, lieferte keine Hinweise auf eine positive Beeinflussung hinsichtlich der Erzeugung komplexer Segmentierungen. Aus den Ergebnissen der geschlechtsspezifischen Analyse, lässt sich ebenfalls eine Bestätigung der Annahme eines generierten Melodieentwicklungsprogramms ableiten. So ließen sich lediglich marginale Unterschiede in der Mustergenerierung der KS auf Seiten der gesunden KG finden. Die OFS-Gruppe betreffend, lässt die Mischung der Spalttypen untereinander eine rein geschlechtsspezifische Untersuchung nicht zu. Hierzu ist es nötig, einen bereinigten Untersuchungsaufbau frei von Spalttypdifferenzen auszuführen. Alles in allem liefert die vorliegende Arbeit einen überzeugenden Beleg für das zentral generierte Melodieentwicklungsprogramm. Zudem werden Hinweise auf eventuelle Defizite in der zentralen Regelkapazität bei Säuglingen mit orofazialer Spaltbildung gefunden, die zukünftig weitere neuroplastische Therapiemethoden erforderlich machen könnten. Um diese Ergebnisse verifizieren zu können, ist es jedoch nötig die Untersuchung mit einem größeren Probandengut zu wiederholen. / The data set of the analysis consisted of 4284 pre-speech vocalizations of 19 infants with orofacial clefts aged 2-3 months. For reference purposes 4655 pre-speech vocalizations of 19 healthy infants without pathological findings on linguistic skills had been analysed. Previously peculiarities within certain structures of melody of pre-speech utterances by infants with orofacial clefts had been detected. The ambition of the dissertation was to define those peculiarities in order to amplify the chances of precise diagnostics in language development as well as to find appropriate and individual aligned treatment methods. After isolating all relevant melodies consisting of complex segmented structures an accurate analysis considering visual, spectral and acoustical parameters followed. A newly compiled schema of classification for complex segmented vocalizations enabled a structured array and evaluation of these utterances. The findings of the investigation corroborate the central generated universal developmental program of melody postulated by Wermke in 2002. The chapter dealing with the differences between each type of cleft revealed that peripheral malformations do not impair the generation of the examined melodic patterns. Divergences shown by infants with isolated clefts of the palate are supposed to be linked with hidden syndromes and therefore caused by central mechanisms. The laryngeal-respiratory system of infants with orofacial clefts seems to hold a shortcoming in its regulatory capacity. In fact these infants were less frequently capable of producing so-called retroversions of complex segmented utterances. The accomplishment of a retroversion demands a much higher regulatory capacity than its accordant anteversion. The discrepancy in laryngeal regulatory performance shown by infants with orofacial clefts is presumably caused by aberrations in neuro-physiological patterns of phonation. Latterly aberrations in the capacity of the short term memory were considered to be causal. The analysis regarding the effect of the orthodontic treatment with a palatal plate provides no hint at a positive inducement on the generation of complex segmented melody structures. Results of the gender specific analysis corroborate the assumption of a central generated developmental program of melody. The generation of melodic patterns of the complex segmented utterances showed only negligible differences between the sexes on side of the healthy control group. In respect to the group of the infants with orofacial clefts the intermixture of different types of clefts inhibited a pure gender-specific analysis. Altogether the present study affords a cogent evidence for the central generated universal developmental program of melody. In addition hints at potential shortcomings were found in the central regulatory capacity of infants with orofacial clefts. On basis of these findings potential neuro-plastic treatment methods could be derived. To verify the study’s results it should be rerun with a larger cohort.

SGA (“small for gestational age”)-Neugeborene weisen eine intrauterine Wachstumsretardierung auf. Die weitere Entwicklung vieler dieser Kinder ist von veränderten physiologischen Mechanismen beeinflusst und unterscheidet sich dadurch von der ehemaliger AGA(“appropriate for gestational age”)-Neugeborener. Diese Unterschiede betreffen beispielsweise biochemische, hormonelle, neurologische und kognitive Funktionen. Die Absicht dieser Studie war heraus zu finden, ob sich SGA-Neugeborene außerdem in speziellen Schreieigenschaften von AGA-Neugeborenen unterscheiden. Die Klassifikation Neugeborener in SGA, AGA und LGA ("large for gestational age”) basiert auf somatischen Werten Neugeborener in Bezug auf ihr Gestationsalter. SGA-Neugeborene liegen mit ihrem Geburtsgewicht unter der 10. Perzentile. In dieser Studie wurden spontane Schreie von 16 gesunden Neugeborenen (davon 9 weibl.) untersucht (ohne Dysmorphien, ohne Intubation, ohne schwere Asphyxie). Es wurden pro Kind 2-3 Aufnahmen während des Aufenthaltes in der Universitäts-Kinderklinik angefertigt. Der erste Aufnahmezeitraum erfolgte während des 1.-3. Lebenstages, der zweite während des 4.-5.d, und in einigen Fällen erfolgte eine dritte Aufnahme während des 6.-14.d. Die Schreieigenschaften der SGA-Neugeborenen wurden mit denen der AGA-Neugeborenen verglichen. Die Ergebnisse bestätigen unsere Hypothese, dass eine intrauterine Wachstumsretardierung die Schreimuster beeinflusst. Die Entwicklung während der ersten 2 Lebenswochen von einfachen zu komplexeren Melodiestrukturen zeigten sowohl die SGA- als auch die AGA-Neugeborenen. Allerdings benötigten die SGA-Neugeborenen einen längeren Zeitraum, um die gleiche Melodiekomplexität wie die AGA-Neugeborenen zu erreichen. / SGA (“small for gestational age”) neonates suffer from intrauterine growth retardation. Their development is affected by several physiological mechanisms that differ from those of AGA (“appropriate for gestational age”) newborns. These differences concern e.g. biochemical and hormonal factors as well as neurological and cognitive functions. The aim of this study was to analyse if SGA neonates also differ in certain cry properties. The classification of neonates is based on somatic measures of Newborns in relation to their gestational age. SGA neonates have a birth weight under the 10th percentile. We measured cries of 16 SGA neonates (9 female) who were healthy (no malformation, no intubation, no severe asphyxia). 2 – 3 recordings were made during stay in Childrens’ University Hospital Würzburg. First recording within 1. -3. d, second recording at 4./ 5. d, and in some cases a third recording at 6. – 14. day of life. Cry features of the SGA neonates were compared to those of AGA neonates . The results confirm our hypothesis that intrauterine growth retardation affects cry pattern. The uni-directional development from single to increasingly complex melody was found in both the SGA and the AGA neonates. However, SGA neonates need a longer period of time to reach the same developmental level of melody complexity.