The delicate anatomical structures involved in infant cry production require intricate neurophysiological control especially in premature infants or those with a reduced respiratory or laryngeal function. Certain features like phonatory noise or subharmonics can be observed in infant cries using spectrograms. These features have a certain indicative valence for characterising the maturation stage of vocal control or its performance. One possible cause of deviation in neurophysiological coordination during voice production is disturbed CNS mechanisms, finally the consequences of orofacial clefts. Another is the influence of a familiar disposition for speech development disorders. The present paper studied the latter two relationships. For the evaluation and interpretation of a noise index (= average value of the noise portion within a cry) in infant’s pre-speech utterances, we analysed 1423 voice-signals emitted during the first 15 weeks of life by 10 orofacial cleft infants (5 females and 5 males), comparing these with a control group. The control group B of healthy infants was subdivided into B1 (FH- infants with a negative family history of speech developmental disorders) and B2 (FH+ infants with a positive family history of speech developmental disorders). Infants born with orofacial clefts are substantially exposed to severe difficulties for speech and language acquisition. Coupled with a premature muscle network, cleft infants are deprived in various ways (vocal nasality, limited consonant repertetoire, backward articulation etc) and their coordination of respiration, phonation and articulation is limited from a very early age. From birth until about 2 months of age, an infant's cry is characterised by a tuning phase between respiration and phonation. After training the production of more complex cry melodies with different rhythms, infants begin at 3 - 4 months of age (Wermke et al., 2005) to tune their phonation and articulation. Successfully absolving these stages of development is presumably a prerequisite for later acquisition of inconspicuous speech and language competence. The development of articulation is based on the tuning of melodies produced in the larynx and resonant frequencies from the vocal tract (Kempf, 2008). For an objective evaluation of pre-speech development in healthy and sick infants, this study produced comparable data on the appearance of selected parameters in age-appropriate control groups. In order to examine the connection between these selected cry properties and the physiological condition in infants, we made comparisons to 2623 voice-signals from 10 FH+ infants and 3002 voice-signals from 10 FH- infants (all without orofacial clefts and age-appropriates). For interpretations of future results, we also analysed 2684 voice-signals from 4 infants in the control group B1 (FH-) taken at closer time intervals until the 20th week of life. This study showed that the appearance of noise-like elements (NI) in the vocalizations of orofacial cleft infants and FH+ infants were identical during the first 15 weeks of life. Also, we could show that in both these groups (A and B2) there was a delayed development in the average signal length (phonation time). Although cleft infants and FH+ infants differ from each other physiologically, our results may propose a common neurophysiological retardation. Comparing prosodic elements in cries from FH+ and FH- infants showed differences (Blohm, 2007; Denner, 2007). Therefore, future research could apply this knowledge to a larger sample of infants in order to establish a better therapy concept, thus preventing late interventions. Infants from our control group B1 (FH-) met our expectations because when they got older, a development in their pre-speech capability was noticed. Our results support the hypothesis that in cry research, physiological differences (orofacial clefts or a family history for speech development disorders) in infants may encourage the appearance of noise-like elements in their vocalisations. However we believe that a period of training enables the infants to reduce their mean NI. The production of more complex melodies with age was better managed by the FH- infants and they also produced longer cries. To avoid a developmental retardation in speech and learning capabilities, it may be necessary in future to make more compact studies considering many other parameters and making comparisons with age-appropriates. Further studies also have to correlate these findings while investigating the consequences of these maturation processes on sound production. Despite physiological differences in the three groups of infants, the noise index (NI) as applied in this study can be used as an objective parameter for daily clinical diagnosis during the first four months of life. / Säuglinge mit einer orofazialen Spaltbildung sind bezüglich vieler Aspekte in ihrer sprachlichen Entwicklung benachteiligt (hypernasale Resonanz, eingeschränktes Konsonantenrepertoire, Rückverlagerung der Artikulation usw.) sowie bei der Koordination von Respiration, Phonation und Artikulation vor der chirurgische Behandlung. Ab Geburt bis zum Alter von 2 Monaten sind Säuglingslaute durch ausgeprägte Frequenzmodulationen charakterisiert, die auf einer Abstimmung von Respiration und Phonation beruhen. Nachdem Säuglinge in den ersten Wochen die Produktion komplexer Schrei-Melodien mit unterschiedlichen Rhythmen geübt haben, beginnen sie im Alter zwischen 3 - 4 Monaten die Phonation und die Artikulation fein abzustimmen (Wermke et al., 2005). Das erfolgreiche Absolvieren dieser Entwicklungsstadien ist möglicherweise eine Voraussetzung für einen späteren unauffälligen Sprech- und Spracherwerb. Die Artikulation beginnt sowohl mit einen intentionalen Tuning der Melodien, die laryngeal erzeugt werden, als auch mit der Bildung von Resonanzfrequenzen des Vokaltraktes (Kempf, 2008). Diese Entwicklungsprozesse sind bei Säuglingen mit orofazialen Spaltbildungen gestört. Die erhöhte nasale Impedanz führt durch einen rückgekoppelten Regelkreis zu einem Anstieg des subglottischen Druckes (Hauschildt, 2006). Die winzigen Stimmlippen der jungen Säuglinge sind diesem Druck nicht ausreichend gewachsen, so dass es regelmäßig zu phonatorischen Rauschphänomenen in deren erzeugten Lauten kommt. Dies verhindert das "Trainieren" melodisch-rhythmischer Elemente als Vorstufe für die spätere muttersprachliche Prosodie. Für eine objektive Auswertung solcher Phänomene in den vorsprachigen Entwicklungen wurden in dieser Studie das Auftreten und der Grad ihrer Ausprägung anhand ausgesuchter Parameter bei Säuglingen mit orofazialen Spalten (Gruppe A)) und bei solchen in einer altersähnlichen Kontrollgruppe (B) untersucht. Die Kontrollgruppe B bestand aus gesunden Säuglingen ohne (FH- oder B1) bzw. mit (FH+ oder B2) einem familiären Risiko für eine spezifische Spracherwerbsstörung. Letztere wurden einbezogen, da Säuglinge mit orofazialen Spalten (A) und Säuglinge mit einer familiären Disposition für Spracherwerbsstörungen (FH+) ähnlichen Abweichungen in der neurophysiologische Koordination der Lautproduktion aufweisen (Denner, 2007). In der Kontrollgruppe wurden 2623 einzelne Laute von 10 FH+ Kindern und 3002 Laute von 10 FH- Kindern miteinander verglichen. Um Entwicklungstrends besser beurteilen zu können, wurden in dichteren Intervallen (wöchentlich statt monatlich) 2686 Laute aus der Gruppe B1 (FH-) bis zur 20 Lebenswoche analysiert. Diese Studie konnte zeigen, dass während der ersten 15 Lebenswochen sehr identische, geräuschähnliche Phänomene (RI) in der Vokalisation von Spaltkindern und FH+ Kindern auftreten. Außerdem konnte gezeigt werden, dass in diesen beiden Gruppen eine verzögerte Entwicklung der durchschnittlichen Signallänge (Phonationszeit) einzelner Laute auftrat. Trotz allen physiologischen Unterschieden zwischen den Spaltkindern und den FH+ Kindern deuten unsere Ergebnisse auf eine gemeinsame neurophysiologische Entwicklungsverzögerung hin. Ein Vergleich prosodischer Elemente in der Vokalisationen von älteren FH+ und FH- Kindern ergab auch Unterschiede (Blohm, 2007; Denner, 2007). Die vorliegende Studie bestätigt dies und die Erkenntnisse könnten zukünftig verwendet werden um geeignete Therapieverfahren zu entwickeln. Säuglinge aus der Kontrollegruppe B1 (FH-) bestätigen die gestellten Hypothesen, da mit zunehmendem Alter eine signifikante Reduktion von Rauschphänomenen beobachtet wurde. Keine andere Studie hat bis heute eine vergleichbare objektive und detaillierte Analyse der Rauschelemente in Säuglingslauten durchgeführt. Die Ergebnisse bestätigen die Hypothese, dass neurophysiologische Besonderheiten, die auf eine orofaziale Spalte oder eine familiäre Disposition für eine Spracherwerbsstörung zurückzufuhren sind, das Auftreten von rauschähnlichen Elementen in der Vokalisation von Säuglingen beeinflussen könnten. Ganz offenbar gehört eine 'Trainingphase' dazu, um den mittlere RI zu reduzieren. Komplexere Melodien konnten mit zunehmendem Alter von den FH- Kindern besser beherrscht werden, da sie wohl auch längere Schreie koordinierter erzeugten. Die Arbeit bestätigt auch, dass der Rauschindex (RI), wie er in dieser Studie angewandt wurde, geeignet ist, um bei der klinischen Betreuung von orofazialen Spaltkindern, insbesondere während der ersten vier Lebensmonate, als Entwicklungsstandindikator dienen kann. Um einem Entwicklungsrückstand in der Spracherwerbsfähigkeit gefährdeter Säuglinge zu belegen, wird es in Zukunft nötig sein, umfassendere Studien durchzuführen, wobei weitere akustische Parameter berücksichtigt werden sollten.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-wuerzburg.de/oai:opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de:5183 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Fuamenya, Ndemazeh Arnold |
| Source Sets | University of Würzburg |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | doctoralthesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | https://opus.bibliothek.uni-wuerzburg.de/doku/lic_ohne_pod.php, info:eu-repo/semantics/openAccess |
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