L’INDICE SPAZIO-TEMPORALE L’INDICE SPAZIO-TEMPORALE (STI): UN NUOVO STRUMENTO (STI): UN NUOVO STRUMENTO PER VALUTARE LA STABILITA’ PER VALUTARE LA STABILITA’

ARTICOLATORIA NEL PARLATO.ARTICOLATORIA NEL PARLATO.Zmarich C., Danelon L., Lonardi F.Zmarich C., Danelon L., Lonardi F.

AISV 2004: 1°Convegno Nazionale AISV 2004: 1°Convegno Nazionale dell’Associazione Italiana di Scienze della voce.dell’Associazione Italiana di Scienze della voce.

Padova, 2-4 Dicembre 2004Padova, 2-4 Dicembre 2004

L’INTERAZIONE TRA FATTORI LINGUISTICI E MOTORI:L’INTERAZIONE TRA FATTORI LINGUISTICI E MOTORI:una nuova finestra su una questione trascuratauna nuova finestra su una questione trascurata

• Attualmente non esistono modelli linguistici che descrivono esplicitamente il Attualmente non esistono modelli linguistici che descrivono esplicitamente il processo di produzione a livello di controllo motorio, né relativamente processo di produzione a livello di controllo motorio, né relativamente all’infanzia (Vihman, 1996) né all’età adulta (Levelt all’infanzia (Vihman, 1996) né all’età adulta (Levelt et al.et al., 1999);, 1999);

• I modelli di controllo e coordinazione dei movimenti a fini linguistici (teoria I modelli di controllo e coordinazione dei movimenti a fini linguistici (teoria del controllo motorio) non spiegano come le unità linguistiche emergano dai del controllo motorio) non spiegano come le unità linguistiche emergano dai processi di produzione;processi di produzione;

• L’incomunicabilità tra teorie linguistiche e teorie del controllo motorio è L’incomunicabilità tra teorie linguistiche e teorie del controllo motorio è determinata dalla natura stessa della produzione verbale. determinata dalla natura stessa della produzione verbale.

Non c’è corrispondenza tra le unità linguistiche (fonemi, sillabe, parole, Non c’è corrispondenza tra le unità linguistiche (fonemi, sillabe, parole, enunciati) e le misure dei comportamenti esecutivi perché gli eventi enunciati) e le misure dei comportamenti esecutivi perché gli eventi fisiologici sottostanti la produzione verbale variano in funzione della fisiologici sottostanti la produzione verbale variano in funzione della prosodia, dei fonemi circostanti (coarticolazione), dei confini di parola e prosodia, dei fonemi circostanti (coarticolazione), dei confini di parola e ancora di altri fattori (velocità e stile di elocuzione ecc.).ancora di altri fattori (velocità e stile di elocuzione ecc.).

• Presupposto teorico: nei normoparlanti la produzione articolatoria è un Presupposto teorico: nei normoparlanti la produzione articolatoria è un comportamento motorio estremamente stabile, al punto che applicando una comportamento motorio estremamente stabile, al punto che applicando una normalizzazione temporale e spaziale ai tracciati cinematici dei gesti articolatori normalizzazione temporale e spaziale ai tracciati cinematici dei gesti articolatori relativi a relativi a nn ripetizioni dello stesso enunciato, questi tendono a coincidere in un’unica ripetizioni dello stesso enunciato, questi tendono a coincidere in un’unica traccia;traccia;

• Smith e colleghi hanno recentemente elaborato l’indice spazio-temporale (STI) come Smith e colleghi hanno recentemente elaborato l’indice spazio-temporale (STI) come nuovo strumento per l’analisi dei processi di acquisizione e produzione verbale;nuovo strumento per l’analisi dei processi di acquisizione e produzione verbale;

• L’indice misura il controllo motorio del parlato catturando il grado di variabilità di un L’indice misura il controllo motorio del parlato catturando il grado di variabilità di un gruppo di traiettorie relative al movimento di un articolatore impegnato nella gruppo di traiettorie relative al movimento di un articolatore impegnato nella produzione di un enunciato di lunghezza variabile (di solito una frase);produzione di un enunciato di lunghezza variabile (di solito una frase);

• Maggiore è il valore numerico dell’ STI, maggiore è la distanza tra le singole tracce, Maggiore è il valore numerico dell’ STI, maggiore è la distanza tra le singole tracce, e quindi maggiore è l’instabilità del sistema articolatorio.e quindi maggiore è l’instabilità del sistema articolatorio.

ANALISI DELLA TRAIETTORIA DEL MOVIMENTO: INTERAZIONI TRA LINGUAGGIO E ASPETTI MOTORI

..VANTAGGI DELL’INDICE SPAZIO-TEMPORALE (STI) rispetto alla misure tradizionali della variabilità motoria

STI: Misura la stabilità dell’intera traiettoria di un enunciato ripetuto STI: Misura la stabilità dell’intera traiettoria di un enunciato ripetuto n n volte dallo volte dallo stesso articolatore;stesso articolatore; Misure Tradizionali: Selezionano su base temporale singoli punti (per es. inizio e fine Misure Tradizionali: Selezionano su base temporale singoli punti (per es. inizio e fine

di un singolo gesto di apertura o chiusura); di un singolo gesto di apertura o chiusura); Problemi: Problemi:

(1) non si conosce ancora la natura e quindi la dimensione delle unità di progr. ed (1) non si conosce ancora la natura e quindi la dimensione delle unità di progr. ed esec.(possono avere dimensioni diverse dal singolo gesto); esec.(possono avere dimensioni diverse dal singolo gesto); (2) gesti successivi si influenzano reciprocamente: l’analisi separata non permette di (2) gesti successivi si influenzano reciprocamente: l’analisi separata non permette di evidenziarlo.evidenziarlo.

STI: riunisce in unico valore la variabilità nella dimensione spaziale e temporale;STI: riunisce in unico valore la variabilità nella dimensione spaziale e temporale; Misure Tradizionali : calcolano separatamente la variabilità su estensione (m), durata Misure Tradizionali : calcolano separatamente la variabilità su estensione (m), durata

(s) e velocità istantanea (m/s). (s) e velocità istantanea (m/s). Problema: queste misure quasi sempre covariano.Problema: queste misure quasi sempre covariano.

STI: è una misura normalizzata, indipendente dalla grandezza delle medie dei STI: è una misura normalizzata, indipendente dalla grandezza delle medie dei diversi campioni. diversi campioni. Misure Tradizionali: la Deviazione Standard Misure Tradizionali: la Deviazione Standard dipendedipende dalle medie dei diversi campioni. dalle medie dei diversi campioni.

Grazie ai vantaggi sopraelencati l’STI permette di:Grazie ai vantaggi sopraelencati l’STI permette di:

• confrontare direttamente popolazioni diverse (per es. per confrontare direttamente popolazioni diverse (per es. per età o stato di salute) permettendo di tracciare un profilo età o stato di salute) permettendo di tracciare un profilo evolutivo, e/o di caratterizzare profili specifici per evolutivo, e/o di caratterizzare profili specifici per patologie;patologie;

• studiare l’influenza di diversi tipi di variabili studiare l’influenza di diversi tipi di variabili sull’esecuzione motoria: linguistiche (complessità sull’esecuzione motoria: linguistiche (complessità sintattica), cognitive (situazioni di interferenza), emotive sintattica), cognitive (situazioni di interferenza), emotive (diversi stati d’animo), e motorie (lunghezza (diversi stati d’animo), e motorie (lunghezza dell’enunciato, velocità diverse).dell’enunciato, velocità diverse).

APPLICAZIONI DELL’INDICE SPAZIO-TEMPORALE (STI)

INDICE SPAZIO-TEMPORALE (STI):INDICE SPAZIO-TEMPORALE (STI):come si calcolacome si calcola

• Normalizzazione in ampiezza dei tracciati secondo la procedura Normalizzazione in ampiezza dei tracciati secondo la procedura standard (trasformazione in punti-standard (trasformazione in punti-zz););

• Normalizzazione temporale secondo la Trasformata di FourierNormalizzazione temporale secondo la Trasformata di Fourier (FFT) (FFT) delle traiettorie già normalizzate in ampiezza, dopo aver rimosso la delle traiettorie già normalizzate in ampiezza, dopo aver rimosso la componente lineare;componente lineare;

• Risintetizzazione sulla base temporale di 1000 campioni delle Risintetizzazione sulla base temporale di 1000 campioni delle traiettorie così ottenute, aggiungendo le prime 10 armoniche con la traiettorie così ottenute, aggiungendo le prime 10 armoniche con la fondamentale di ciascuna serie di Fourier fissata ad 1 Herz;fondamentale di ciascuna serie di Fourier fissata ad 1 Herz;

• Introduzione nella traiettoria risintetizzata della componente lineare Introduzione nella traiettoria risintetizzata della componente lineare precedentemente rimossa;precedentemente rimossa;

• Calcolo della deviazione standard ogni 20 campioni, quindi ad Calcolo della deviazione standard ogni 20 campioni, quindi ad intervalli del 2%, per ciascuna serie di ripetizioni;intervalli del 2%, per ciascuna serie di ripetizioni;

• Somma delle 50 DS così ottenute: valore numerico (STI). Somma delle 50 DS così ottenute: valore numerico (STI).

INDICE SPAZIO-TEMPORALE:INDICE SPAZIO-TEMPORALE:Smith, 1995-1997Smith, 1995-1997

tracciati originali del movimento articolatorio relativo alla produzione della frase “Buy Bobby a poppy” a velocità di articolazione normale e lenta nel soggetto normale e balbuziente;

i medesimi tracciati sottoposti a normalizzazione nel tempo e nello spazio;

curva delle DS a intervalli del 2%;

: dal calcolo dell’STI per il comportamento articolatorio dei balbuzienti, risultò che l’indice era molto più alto di quello dei normoparlanti (maggiore instabilità).

OSSERVAZIONE

..

Tesi di laurea sulla variabilità motoria del labbro inferiore (LI) nelle produzioni verbali Tesi di laurea sulla variabilità motoria del labbro inferiore (LI) nelle produzioni verbali percettivamente fluenti di 4 bambini balbuzienti (confrontati con 4 coetanei e 4 percettivamente fluenti di 4 bambini balbuzienti (confrontati con 4 coetanei e 4 adulti non balbuzienti):adulti non balbuzienti):

• STRUMENTAZIONE: rilevatore e analizzatore cinematico 3D ELITE e i software di STRUMENTAZIONE: rilevatore e analizzatore cinematico 3D ELITE e i software di elaborazione del segnale cinematico (e acustico);elaborazione del segnale cinematico (e acustico);

• SOGGETTI: bambina di 7 anni con balbuzie di media gravità, bambino di 5 anni SOGGETTI: bambina di 7 anni con balbuzie di media gravità, bambino di 5 anni normoparlante (entrambi con sviluppo fisiologico, cognitivo e linguistico normali), normoparlante (entrambi con sviluppo fisiologico, cognitivo e linguistico normali), adulto normoparlante maschio di 24 anni;adulto normoparlante maschio di 24 anni;

• COMPITO SPERIMENTALE: COMPITO SPERIMENTALE: • tesitesi DanelonDanelon: i soggetti dovevano : i soggetti dovevano ripetereripetere la sequenza “pifipifipifi…” in tre condizioni la sequenza “pifipifipifi…” in tre condizioni

sperimentali: condizione normale, “corale” (facilitante la fluenza) e di eloquio veloce;sperimentali: condizione normale, “corale” (facilitante la fluenza) e di eloquio veloce;• tesitesi LonardiLonardi: i soggetti dovevano : i soggetti dovevano denominaredenominare su presentazione due pupazzi (“pifi” e su presentazione due pupazzi (“pifi” e

“fipi”) in due condizioni sperimentali: condizione normale e “corale”;“fipi”) in due condizioni sperimentali: condizione normale e “corale”;

• CALCOLO STI: CALCOLO STI: • tesi Danelontesi Danelon: raccolti per ogni soggetto in uno stesso file 10 ripetizioni consecutive : raccolti per ogni soggetto in uno stesso file 10 ripetizioni consecutive

dello stesso target “pifi”;dello stesso target “pifi”;• tesi Lonarditesi Lonardi: raccolti per ogni soggetto 10 file contenenti ciascuno il target “pifi”.: raccolti per ogni soggetto 10 file contenenti ciascuno il target “pifi”.

APPLICAZIONE DELL’INDICE SPAZIO-TEMPORALE:tesi Danelon e Lonardi (A.A. 2002-2003)

Sx: markers e piani 3D di riferimento per la misurazione dei movimenti. Dx: la strumentazione di ELITE. Articolatore analizzato: LI (corrispondente al marker numero 3), nella sua dimensione verticale calcolata come distanza ortogonale dal piano virtuale trasversale Omega.

RISULTATI DELLA RICERCA:RISULTATI DELLA RICERCA:

1.1. Il bambino balbuziente è risultato più instabile rispetto al coetaneo Il bambino balbuziente è risultato più instabile rispetto al coetaneo normoparlante e all’adulto, nella condizione di parlato normale in normoparlante e all’adulto, nella condizione di parlato normale in entrambe i compiti sperimentali di denominazione e ripetizione;entrambe i compiti sperimentali di denominazione e ripetizione;

COMPITO DI DENOMINAZIONE IN CONDIZIONE NORMALECOMPITO DI DENOMINAZIONE IN CONDIZIONE NORMALE

BAMBINONORMALESTI= 8,79

BAMBINOBALBUZIENTESTI= 9,62

ADULTOSTI= 4,83

COMPITO DI RIPETIZIONE IN CONDIZIONE NORMALECOMPITO DI RIPETIZIONE IN CONDIZIONE NORMALE

ADULTOSTI=3,10

BAMBINONORMALESTI= 5,31

BAMBINOBALBUZIENTESTI= 9,45

RISULTATI DELLA RICERCA:RISULTATI DELLA RICERCA:

1.1. Il bambino balbuziente è risultato più instabile rispetto al coetaneo Il bambino balbuziente è risultato più instabile rispetto al coetaneo normoparlante e all’adulto, nella condizione di parlato normale in normoparlante e all’adulto, nella condizione di parlato normale in entrambe i compiti sperimentali di denominazione e ripetizione;entrambe i compiti sperimentali di denominazione e ripetizione;

2.2. Il bambino balbuziente è risultato più stabile nel compito Il bambino balbuziente è risultato più stabile nel compito sperimentale di ripetizione, passando dalla condizione di eloquio sperimentale di ripetizione, passando dalla condizione di eloquio normale alla condizione corale: normale alla condizione corale: Fluency Enhancing Condition;Fluency Enhancing Condition;

COMPITO DI RIPETIZIONE IN UN BAMBINO BALBUZIENTE COMPITO DI RIPETIZIONE IN UN BAMBINO BALBUZIENTE MODIFICANDO LA CONDIZIONE SPERIMENTALEMODIFICANDO LA CONDIZIONE SPERIMENTALE

CONDIZIONENORMALESTI= 9,54

CONDIZIONECORALESTI= 5,18

RISULTATI DELLA RICERCA:RISULTATI DELLA RICERCA:

1.1. Il bambino balbuziente ha manifestato una riduzione Il bambino balbuziente ha manifestato una riduzione della stabilità rispetto al coetaneo normoparlante e della stabilità rispetto al coetaneo normoparlante e all’adulto, nella condizione di parlato normale in all’adulto, nella condizione di parlato normale in entrambe i compiti sperimentali di denominazione e entrambe i compiti sperimentali di denominazione e ripetizione;ripetizione;

2.2. Il bambino balbuziente ha evidenziato una maggiore Il bambino balbuziente ha evidenziato una maggiore stabilità nel compito sperimentale di ripetizione, stabilità nel compito sperimentale di ripetizione, passando dalla condizione di eloquio normale alla passando dalla condizione di eloquio normale alla condizione corale: condizione corale: Fluency Enhancing Condition;Fluency Enhancing Condition;

3.3. L’adulto normoparlante ha ottenuto una riduzione della L’adulto normoparlante ha ottenuto una riduzione della stabilità articolatoria nel compito sperimentale di stabilità articolatoria nel compito sperimentale di ripetizione, aumentando la velocità di eloquio. ripetizione, aumentando la velocità di eloquio.

COMPITO DI RIPETIZIONE IN UN SOGGETTO ADULTO COMPITO DI RIPETIZIONE IN UN SOGGETTO ADULTO MODIFICANDO LA VELOCITA’ DI ELOCUZIONEMODIFICANDO LA VELOCITA’ DI ELOCUZIONE

CONDIZIONENORMALESTI= 3,10

CONDIZIONEVELOCESTI= 7,20

OSSERVAZIONE:OSSERVAZIONE:

L’analisi dell’indice spazio temporale non permette L’analisi dell’indice spazio temporale non permette soltanto di valutare l’instabilità articolatoria del bambino soltanto di valutare l’instabilità articolatoria del bambino balbuziente rispetto al bambino normoparlante, ma balbuziente rispetto al bambino normoparlante, ma consente anche di tracciare uno sviluppo delle capacità consente anche di tracciare uno sviluppo delle capacità del controllo motorio confrontando il bambino del controllo motorio confrontando il bambino normoparlante con l’adulto, come si può notare dal normoparlante con l’adulto, come si può notare dal decremento del valore numerico dell’STI nei due compiti decremento del valore numerico dell’STI nei due compiti sperimentali a velocità d’eloquio normalesperimentali a velocità d’eloquio normale..

AdultoSTI:4,83

BambinoControlloSTI:8,79

AdultoSTI:3,10

BambinoControlloSTI :5,31

RIPETIZIONEDENOMINAZIONE